1、第三節(jié)原子中電子的分布第三節(jié)原子中電子的分布第五章第五章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 多電子原子的多電子原子的電子分布方式和周期系電子分布方式和周期系5-1基態(tài)原子中電子分布原基態(tài)原子中電子分布原理理 基態(tài)原子中電子的分布原理基態(tài)原子中電子的分布原理泡利不相容原理泡利不相容原理每一個(gè)原子軌道，每一個(gè)原子軌道，最多只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子最多只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子。 能量最低原理能量最低原理原子為基態(tài)時(shí)，電子原子為基態(tài)時(shí)，電子盡可能地分布在能級(jí)較低的軌道上，使盡可能地分布在能級(jí)較低的軌道上，使原子處于能級(jí)最低狀態(tài)。原子處于能級(jí)最低狀態(tài)。洪德規(guī)則洪德規(guī)則在同一亞層的等價(jià)軌道

2、中在同一亞層的等價(jià)軌道中,電子盡可能地單獨(dú)分布在不同的軌道電子盡可能地單獨(dú)分布在不同的軌道上上,且自旋方向相同。且自旋方向相同。如如7N 1s22s22p31s 2s 2p7N基態(tài)時(shí)核外電子如何排布？基態(tài)時(shí)核外電子如何排布？1Sx2Sy2Pz5-3-2多電子原子軌道的能級(jí)多電子原子軌道的能級(jí)5-3-2多電子原子軌道的能級(jí)多電子原子軌道的能級(jí)6s5s4s3s2s1s6p5p4p3p2p5d4d3d4fPONMLK1s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s 能級(jí)順序：能級(jí)順序：ns (n-2)f (n-1)d np 2. 同一原子，不同電子同一原子，不同電子亞層有能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象：亞

3、層有能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象：如如E5s E4d E5p近似能級(jí)圖近似能級(jí)圖原子軌道能量原子軌道能量E=n+0.7 ns 、(n-2)f 、(n-1)d 、np 處于同一能級(jí)處于同一能級(jí) E n n+0.1 n+0.4 n+0.75-5- - 基態(tài)原子中電子的分布基態(tài)原子中電子的分布5-3-3 基態(tài)原子中電子的分布基態(tài)原子中電子的分布(2)2s(4)3s(1)1s(6)4s(9)5s(16) 7s(3)2p(12) 6s(5)3p(8)4p(11) 5p(15) 6p(19) 7p(7)3d(10) 4d(14) 5d(18) 6d(13) 4f(17) 5f應(yīng)用核外電子填入軌應(yīng)用核外電子填入軌道順序圖，

4、根據(jù)道順序圖，根據(jù)泡利泡利不相容原理不相容原理、能量最能量最低原理低原理、洪德規(guī)則洪德規(guī)則，可以寫出元素原子的可以寫出元素原子的核外電子分布式核外電子分布式。如如 19K 1s22s22p63s23p64s1 1s22s22p63s23p63d64s2 核外電子填入軌道的順序核外電子填入軌道的順序26Fe19種元素原子的外層電子分布種元素原子的外層電子分布有例外有例外 基態(tài)原子電子分布基態(tài)原子電子分布其中：其中：29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 全充滿全充滿24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 半充滿半充滿同樣有：同樣有：46Pd、 47Ag、 79Au同

5、樣有：同樣有：42Mo、 64Gd、 96Cm當(dāng)電子分布為全充滿當(dāng)電子分布為全充滿(p6、d10、f14)、半充滿半充滿(p3、 d5、f7)、全空全空(p0、d0、f0)時(shí)時(shí), 原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。5-3-4 簡(jiǎn)單基態(tài)陽離子的電子分布簡(jiǎn)單基態(tài)陽離子的電子分布基態(tài)原子外層電子基態(tài)原子外層電子填充順序填充順序： ns (n-2)f (n-1)d np 由能級(jí)低到高由能級(jí)低到高價(jià)電子價(jià)電子電離順序電離順序：np ns (n-1)d (n-2)f 由外層到內(nèi)層由外層到內(nèi)層 簡(jiǎn)單基態(tài)陽離子的電子分布簡(jiǎn)單基態(tài)陽離子的電子分布例例 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+

6、1s22s22p63s23p63d6 經(jīng)驗(yàn)規(guī)律經(jīng)驗(yàn)規(guī)律 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 Cu+ 1s22s22p63s23p63d10練習(xí)練習(xí) 請(qǐng)寫出請(qǐng)寫出29Cu和和Cu+ 核外電子分布式核外電子分布式原子的原子的電子層結(jié)構(gòu)電子層結(jié)構(gòu)隨核電荷的遞隨核電荷的遞增呈增呈周期性變化周期性變化，促使原子的，促使原子的某些某些性質(zhì)呈周期性變化性質(zhì)呈周期性變化。 (如如原子半徑原子半徑、電離能電離能、氧化值氧化值、電負(fù)性電負(fù)性)260210160110 60原子半徑原子半徑/pm族號(hào)族號(hào)同一周期的同一周期的主族主族元素元素, 自左到右自左到右, 隨隨核電荷的增加核電荷的增加, 原

7、子半徑原子半徑逐漸減小逐漸減小。260210160110 60原子半徑原子半徑/pm族號(hào)族號(hào)同一周期的同一周期的d區(qū)元素區(qū)元素, 自左到右自左到右, 隨核隨核電荷的增加電荷的增加, 原子半徑原子半徑略有減小略有減小。IB族開始，反而有所增加族開始，反而有所增加。260210160110 60原子半徑原子半徑/pm族號(hào)族號(hào)同一同一主族主族元素，元素，自上往下自上往下，原子半，原子半徑徑逐漸增大逐漸增大。260210160110 60原子半徑原子半徑/pm族號(hào)族號(hào)同一同一副族副族元素元素(除除BB外外),自上往下自上往下,原子半徑一般原子半徑一般略有增大略有增大。五。五、六周六周期同族元素原子半徑

8、十分相似。期同族元素原子半徑十分相似。5-2 電離能和電子親合能電離能和電子親合能5-2 電離能電離能 第一電離能第一電離能(I1)基態(tài)的中性氣態(tài)原子失基態(tài)的中性氣態(tài)原子失去一個(gè)電子形成氣態(tài)陽離子所需的能量。去一個(gè)電子形成氣態(tài)陽離子所需的能量。Mg(g) - e- Mg+(g) I1=H1=738kJmol-1第二電離能第二電離能(I2)氧化數(shù)為氧化數(shù)為+1的氣態(tài)陽離的氣態(tài)陽離子失去一個(gè)電子形成氧化數(shù)為子失去一個(gè)電子形成氧化數(shù)為 +2的氣態(tài)陽的氣態(tài)陽離子所需的能量。離子所需的能量。Mg+(g) - e- Mg2+(g) I2=H2=1451kJmol-1 其余依次類推其余依次類推.基態(tài)氣態(tài)原子

9、基態(tài)氣態(tài)原子失去電子失去電子變?yōu)闅鈶B(tài)陽離子，變?yōu)闅鈶B(tài)陽離子，克服核電荷對(duì)電子的引力克服核電荷對(duì)電子的引力所消耗的能量所消耗的能量。 電離能電離能(I)氣態(tài)原子失去電子變?yōu)闅鈶B(tài)陽離子，克氣態(tài)原子失去電子變?yōu)闅鈶B(tài)陽離子，克服核電荷對(duì)電子的引力所消耗的能量。服核電荷對(duì)電子的引力所消耗的能量。 電離能電離能(I)Mg(g) - e- Mg+(g)InIn/(kJmol-1)I1737.7I21450.7I37732.8I410540I513628I617905I721704I825856I1 I2 I3 I4.Mg+(g) - e- Mg2+(g).電離能用來衡量電離能用來衡量氣態(tài)氣態(tài)原子原子失去失去

10、電子的難易電子的難易電離能越電離能越小小，原子越，原子越易易失去電子；失去電子；電離能越電離能越大大，原子越，原子越難難失去電子。失去電子。電離能電離能(I)2160186015601260 960 660 360I1/(kJmol-1)原子序數(shù)原子序數(shù)HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一周期同一周期主族主族元素，元素，從左到從左到右右，電離能，電離能逐漸增大逐漸增大。同一周期同一周期副族副族元素，元素，從左到從左到右右，電離能，電離能變化不規(guī)律變化不規(guī)律。電離能電離能(I)2160186015601260 960 660 360I1/(kJmol-1)原子序數(shù)原子序數(shù)He

11、NeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一同一主族主族元素，元素，從上往下從上往下，電離能電離能逐漸減小逐漸減小。同一同一副族副族元素，元素，從上往下從上往下，電離能電離能變化不規(guī)律變化不規(guī)律。5-4-3 電負(fù)性電負(fù)性5-3 電負(fù)性電負(fù)性(p)分子中元素原子分子中元素原子吸引電子的能力吸引電子的能力以最活潑非金屬元素原子以最活潑非金屬元素原子p(F)=4.0為基為基礎(chǔ)礎(chǔ)，計(jì)算其它元素原子的電負(fù)性值。，計(jì)算其它元素原子的電負(fù)性值。 電負(fù)性越電負(fù)性越大大, 吸電子能力越吸電子能力越強(qiáng)強(qiáng),元素原子元素原子越越易易得到電子得到電子,越越難難失去電子失去電子;反之亦然反之亦然。AA一一 H2.

12、1AAAAA A二二 Li1.0Be1.5B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0三三 Na0.9Mg1.2BB B B BB BAl1.5Si1.8P2.1S2.5Cl3.0四四 K0.8Ca1.0Sc1.3Ti1.5V1.6Cr1.6Mn1.5Fe1.8Co1.9Ni1.9Cu1.9Zn1.6Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8五五 Rb0.8Sr1.0Y1.2Zr1.4Nb1.6Mo1.8Tc1.9Ru2.2Rh2.2Pa2.2Ag1.9Cd1.7In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5六六 Cs0.7Ba0.9Lu1.2Hf1.3Ta1.5W1.7Re1.9Os2

13、.2Ir2.2Pt2.2Au2.4Hg1.9Tl1.8Pb1.9Bi1.9Po2.0At2.2電負(fù)性電負(fù)性說明：說明：1. 鮑林電負(fù)性是一個(gè)相對(duì)值鮑林電負(fù)性是一個(gè)相對(duì)值,無單位無單位; 2. 現(xiàn)已有多套電負(fù)性數(shù)據(jù)現(xiàn)已有多套電負(fù)性數(shù)據(jù),應(yīng)盡可能采用應(yīng)盡可能采用 同一套數(shù)據(jù)。同一套數(shù)據(jù)。4.03.53.02.52.01.51.00.5p原子序數(shù)原子序數(shù)HLiFNaBrClKIRbAtCs 同一周期同一周期，從左到右從左到右, 電負(fù)性電負(fù)性逐漸增大逐漸增大。 同一同一主族主族，從上到下從上到下, 電負(fù)性電負(fù)性逐漸減小逐漸減小。 同一同一副族副族，從上到下從上到下, BB BB電負(fù)性電負(fù)性逐漸減小逐漸減小，BBBB電負(fù)性電負(fù)性逐漸增大逐漸增大。5-4-4元素氧化數(shù)元素氧化數(shù)5-4 元素的氧化值元素的氧化值主族元素主族元素 族族 價(jià)層電價(jià)層電子構(gòu)型子構(gòu)型價(jià)電價(jià)電子總子總數(shù)數(shù)主要氧化值主要氧化值最高氧最高氧化值化值A(chǔ)Ans11+1+1AAns22+2+2AA ns2 np1