人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的簡單歷史原子結(jié)構(gòu)1787年，道爾頓原子一切物質(zhì)都是由不可見的、不可再分割的原子組成。1811年，阿佛加德羅分子原子不能獨(dú)立存在，相互結(jié)合在一起形成分子才能獨(dú)立存在。十九世紀(jì)中期原子分子論原子不可再分。1897年，湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子提出原子結(jié)構(gòu)模型原子是由帶正電的連續(xù)體和在其內(nèi)部運(yùn)動的負(fù)電子構(gòu)成的。1911年，盧瑟福α散射1）原子內(nèi)絕大部分空間是空的；2）原子內(nèi)帶正電的連續(xù)體實際上是一個很小的核；3）原子內(nèi)帶負(fù)電的電子受核吸引繞核旋轉(zhuǎn)。1913年，玻爾原子模型人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的簡單歷史原子結(jié)構(gòu)1787年，道爾頓原1氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)光譜：光經(jīng)折射后產(chǎn)生的一系列譜線。連續(xù)光譜：太陽光通過三棱鏡折射后，可以形成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等不同波長的譜線，連續(xù)不間斷，這種光譜稱為連續(xù)光譜。能產(chǎn)生連續(xù)光譜的有：太陽光、白色固體（液體）、高壓下氣體線狀光譜：當(dāng)原子被火焰、電弧、電火花或其他方法激發(fā)后產(chǎn)生的不連續(xù)的光譜，也較原子光譜。每種原子都有自己的特征光譜，最簡單的是氫原子光譜。光譜儀可以測量物質(zhì)發(fā)射或吸收的光的波長，拍攝各種光譜圖。氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)光譜：光經(jīng)折射后產(chǎn)生的一系列譜線。連續(xù)光譜2氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)稀薄的氫氣在高電壓下放電時發(fā)出的光經(jīng)棱鏡色散，在屏幕上所得到的就是氫原子的線狀光譜（從上到下）氫、氦、鋰、鈉、鋇、汞、氖的發(fā)射光譜氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)稀薄的氫氣在高電壓下放電時3氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)氫原子在可見光區(qū)的光譜由四條譜線(巴爾麥系)Hα

Hβ

Hγ

Hδλ656.3nm486nm434nm410.3nm（n>2,正整數(shù)），R—里德堡常數(shù)1.097×107m-1氫原子在紫外區(qū)的光譜譜線(拉曼系)（n>1,正整數(shù)），R—里德堡常數(shù)1.097×107m-1氫原子在紅外區(qū)的光譜譜線(帕邢系)（n>3,正整數(shù)），R—里德堡常數(shù)1.097×107m-1氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)氫原子在可見光區(qū)的光譜由四條譜4原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜譜線的頻率公式（n2>n1,正整數(shù)）由氫原子光譜可以說明，氫原子中電子所處的狀態(tài)是不連續(xù)的，能量也不相同，利用盧瑟福的行星式原子模型無法解釋只有氫光譜(以及類氫原子光譜)有這種簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系。類氫原子是指He+、Li2+等原子核外只有一個電子的離子。氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜譜線的頻率公式（n2>n1,正整數(shù)）5普朗克量子論原子結(jié)構(gòu)1900年，普朗克量子假說基本思想：物質(zhì)對能量的吸收和釋放是不連續(xù)的（量子化的）微觀世界能量的吸收和釋放都是不連續(xù)的，這個不連續(xù)的最小的能量單位就是能量子（光量子、光子）。E=hνE——光量子的能量

ν——光的頻率h——普朗克常數(shù)，6.626×10-34J·S普朗克量子論原子結(jié)構(gòu)1900年，普朗克量子假說基本思想：物質(zhì)6原子結(jié)構(gòu)1913年，玻爾假設(shè)1.定態(tài)規(guī)則：氫原子的核外電子在軌道上運(yùn)行時具有一定的不變的能量，這種狀態(tài)被稱為定態(tài)。能量最低的定態(tài)叫做基態(tài)；能量高于基態(tài)的定態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。2.量子化條件玻爾假定，氫原子核外電子的軌道不是連續(xù)的，而是分立的，電子在這些軌道上繞核作圓周運(yùn)動。這些軌道有一定的限制即在軌道上運(yùn)行的電子具有一定的角動量（L=mvr，其中m電子質(zhì)量，v電子線速度，r電子線性軌道的半徑），只能按下式取值：（n=1,2,3,4,5……）由此計算出氫原子核外電子運(yùn)動的軌道半徑為

r=52.9n2pm氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)1913年，玻爾假設(shè)1.定態(tài)規(guī)則：氫原子的核外電子在7原子結(jié)構(gòu)1913年，玻爾假設(shè)2.量子化條件由此計算出氫原子核外電子運(yùn)動的軌道半徑為：r=52.9n2pm當(dāng)n=1時，r=a0=52.9pm——玻爾半徑電子能量：E=E動+E勢當(dāng)n=1時，r=52.9pm，E=-13.6eV當(dāng)n=2時，r=52.9×22pm，E=-13.6/4eV當(dāng)n=3時，r=52.9×32pm，E=-13.6/9eVn越大，電子離核越遠(yuǎn)，能量越高。量子化的能量狀態(tài)稱為能級。氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)1913年，玻爾假設(shè)2.量子化條件由此計算出氫原子核8原子結(jié)構(gòu)1913年，玻爾假設(shè)2.躍遷規(guī)則電子吸收光子就會躍遷到能量較高的激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的電子會放出光子，返回基態(tài)或能量較低的激發(fā)態(tài)；光子的能量為躍遷前后兩個能級的能量之差?！鱁=E終-E始=hν,ν=△E/h對巴爾麥系：設(shè)E終=-13.6/22eV,E始=-13.6/32eV△E=13.6eV(1/22-1/32)=hνν=13.6eV(1/22-1/32)/h=0.4567×1015S-1λ=c/ν=2.998×108/0.4567×1015=0.6563×10-6m=656.3nm為Hα譜線。同理可計算出Hβ，Hγ，Hδ的譜線頻率。Hα——Hδ就是電子由第3、4、5、6能級躍遷到第2能級時所產(chǎn)生的譜線。氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)1913年，玻爾假設(shè)2.躍遷規(guī)則電子吸收光子就會躍遷9原子結(jié)構(gòu)1913年，玻爾假設(shè)氫原子光譜原子結(jié)構(gòu)1913年，玻爾假設(shè)氫原子光譜10玻爾理論的分析原子結(jié)構(gòu)合理：核外電子處于定態(tài)時有確定的能量；原子光譜源自核外電子的能量變化。成功：解釋氫原子光譜和原子的發(fā)光現(xiàn)象。失?。涸幽Ｐ?。弊端：理論基礎(chǔ)仍然是經(jīng)典力學(xué)。經(jīng)典力學(xué)適應(yīng)的是那些質(zhì)量較大，速度遠(yuǎn)低于光速的物體，對電子、原子等微觀粒子不再適用。玻爾理論的分析原子結(jié)構(gòu)合理：核外電子處于定態(tài)時11波粒二象性原子結(jié)構(gòu)光的運(yùn)動既具有粒子性又具有波動性。當(dāng)光在傳播時有干涉、衍射、偏振等波的性質(zhì)，體現(xiàn)出光是頻率很高的電磁波；當(dāng)光與實物相互作用時，有發(fā)射、反射、吸收、光壓光電效應(yīng)的發(fā)生，表現(xiàn)出光的粒子性。E=hν;P=h/λλ—波長，表征波動性；E—能量，表征粒子性；P—動量。波粒二象性原子結(jié)構(gòu)光的運(yùn)動既具有粒子性又具有波動性。12波粒二象性德布羅意的預(yù)言原子結(jié)構(gòu)1924年，德國物理學(xué)家德布羅意P=h/λmv=h/λ;m—微觀粒子的質(zhì)量v—速度如果實物粒子為電子：m=9.11×10-31kg,v=106m?s-1電子波長λ=h/mv=6.63×10-34Js/9.11×10-31kg?106ms-1

=0.728×10-9m=728pm電子運(yùn)動的波長恰好在x射線（10-3nm~10nm）的波長范圍內(nèi)，可以用x射線衍射的實驗方法得到電子的衍射圖紋來證明電子具有波動性。波粒二象性德布羅意的預(yù)言原子結(jié)構(gòu)192413波粒二象性德布羅意的預(yù)言原子結(jié)構(gòu)1924年，德國物理學(xué)家德布羅意P=h/λmv=h/λ;m—微觀粒子的質(zhì)量v—速度如果實物粒子為電子：m=9.11×10-31kg,v=106m?s-1電子波長λ=h/mv=6.63×10-34JS-1/9.11×10-31kg?106ms-1

=0.728×10-9m=728pm電子運(yùn)動的波長恰好在x射線（10-3nm~10nm）的波長范圍內(nèi)，可以用x射線衍射的實驗方法得到電子的衍射圖紋來證明電子具有波動性。波粒二象性德布羅意的預(yù)言原子結(jié)構(gòu)192414波粒二象性德布羅意的預(yù)言原子結(jié)構(gòu)P=h/λmv=h/λ;m—微觀粒子的質(zhì)量v—速度對于宏觀物體，槍彈：m=19g,v=103m?s-1槍彈波長λ=h/mv=3.48×10-23pm槍彈的直徑為1010pm，因此波長小到可以忽略不計。波粒二象性德布羅意的預(yù)言原子結(jié)構(gòu)P=h/15波粒二象性德布羅意的預(yù)言原子結(jié)構(gòu)實物質(zhì)量m/kg速度v/(m.s-1)波長λ/pm1V電壓加速的電子9.1×10-315.9×1051200100V電壓加速的電子9.1×10-315.9×1061201000V電壓加速的電子9.1×10-311.9×1073710000V電壓加速的電子9.1×10-315.9×10712He原子（300K）6.6×10-271.4×10372Xe原子（300K）2.3×10-252.4×10212壘球2.0×10-1301.1×10-22槍彈1.0×10-21.0×1036.6×10-23實物顆粒的質(zhì)量、速度與波長的關(guān)系波粒二象性德布羅意的預(yù)言原子結(jié)構(gòu)實物質(zhì)量16波粒二象性德布羅意的預(yù)言原子結(jié)構(gòu)計算表明，宏觀物體的波長太短，根本無法測量，也無法察覺，因此我們對宏觀物體不必考察其波動性，而對高速運(yùn)動著的質(zhì)量很小的微觀物體，如核外電子，就要考察其波動性。電子的運(yùn)動并不服從經(jīng)典力學(xué)(即牛頓力學(xué))規(guī)律，因為符合經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)點運(yùn)動時有確定的軌道，在任一瞬間有確定的坐標(biāo)和動量。波粒二象性德布羅意的預(yù)言原子結(jié)構(gòu)17波粒二象性測不準(zhǔn)原理原子結(jié)構(gòu)宏觀物體：F=ma,S=vt,P=mv某一時刻t，宏觀物體的位置、動量同時可以確定。設(shè)△x為確定物體位置的不確定量，△P為確定粒子動量的不確定量。則有：△x=0，△P=0，△x?△P=0微觀粒子：由于其具有特殊的運(yùn)動性質(zhì)(波粒二象性),不能同時準(zhǔn)確測定其位置和動量。波粒二象性測不準(zhǔn)原理原子結(jié)構(gòu)宏觀物體：F18波粒二象性測不準(zhǔn)原理原子結(jié)構(gòu)測不準(zhǔn)原理：如果位置測不準(zhǔn)量為x,動量測不準(zhǔn)量為p,則其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

△x?△P≥h/2π,△x?m△v≥h/2π1927年,海森堡(Heisthberg)微觀粒子不能同時準(zhǔn)確測定其位置和動量。波粒二象性測不準(zhǔn)原理原子結(jié)構(gòu)測不19波粒二象性測不準(zhǔn)原理原子結(jié)構(gòu)例1原子半徑為10-12m,所以核外電子最大測不準(zhǔn)量為△x=10-12m,求速度測不準(zhǔn)量△v.已知電子的質(zhì)量為m=9.11x10-31Kg.△v≥h/△x?2π=6.62×10-34/2×3.14×9.11×10-31×

10-10

=1.157×106ms-1電子的運(yùn)動速度為×106ms-1，其不準(zhǔn)確量與運(yùn)動具有相同的數(shù)量級，所以此時速度是測不準(zhǔn)的。波粒二象性測不準(zhǔn)原理原子結(jié)構(gòu)例120波粒二象性測不準(zhǔn)原理原子結(jié)構(gòu)例2宏觀物體，子彈質(zhì)量為m=0.01Kg,若位置的測不準(zhǔn)量△x=10-4m,△v為多少?△v≥h/△x?2π=6.62×10-34/2×3.14×0.01

×

10-4

=1.054×10-28ms-1很小，趨近于0，可忽略不計所以對宏觀物質(zhì),測不準(zhǔn)原理無意義，宏觀物體的位置和速度是可以同時準(zhǔn)確測定的。波粒二象性測不準(zhǔn)原理原子結(jié)構(gòu)例2宏21波粒二象性測不準(zhǔn)原理原子結(jié)構(gòu)對于不能同時確定其位置與時間的事物，需要換一種描述方式，即用“幾率”來描述。某電子的位置雖然測不準(zhǔn),但可以知道它在某空間附近出現(xiàn)的機(jī)會的多少,即幾率的大小可以確定.因而可以用統(tǒng)計的方法和觀點,考察其運(yùn)動行為.波粒二象性測不準(zhǔn)原理原子結(jié)構(gòu)22核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)原子結(jié)構(gòu)波函數(shù)是核外電子出現(xiàn)區(qū)域的函數(shù)。1926年，奧地利物理學(xué)家薛定諤（Schodinger)薛定諤方程一個二階偏微分方程，它的自變量是核外電子的坐標(biāo)(直角坐標(biāo)x，y，z或者球坐標(biāo)r，q，f)，它的因變量是電子波的振幅((Y)。Ψ—電子波函數(shù)，表示振幅大小。m—電子質(zhì)量9.11x10-31Kgh—普朗克常數(shù)6.63×10-34JsE—電子總能量JV—電子位能J核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)原子結(jié)構(gòu)波函數(shù)是核外電23核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)原子結(jié)構(gòu)波函數(shù)是核外電子出現(xiàn)區(qū)域的函數(shù)。適用于所有微觀粒子。薛定諤方程得到的每一個解就是核外電子的一個定態(tài)，它具有一定的能量（E），具有一個電子波的振幅隨坐標(biāo)改變的的函數(shù)關(guān)系式[Y=f(x,y,z)或Y=f(r,q,f)]，稱為振幅方程或波動方程。波函數(shù)表示電子的運(yùn)動狀態(tài)，習(xí)慣稱為原子軌道函數(shù)、原子軌道、原子軌函。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)原子結(jié)構(gòu)波函數(shù)是核外24核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)原子結(jié)構(gòu)波函數(shù)是核外電子出現(xiàn)區(qū)域的函數(shù)。1.可用積分求出波函數(shù)的解，但無機(jī)化學(xué)不作要求2.符合方程的數(shù)學(xué)解很多，但從物理意義上不一定都合理；3.合理解必須使給定電子符合原子核外穩(wěn)定存在的必要、合理的條件（量子化，波粒二象性，測不準(zhǔn)原理）4.引進(jìn)只能取某些整數(shù)值的三個參數(shù)：n,l,m(量子數(shù))。量子數(shù)：特定的，一系列的，量子化的。量子數(shù)取值合理，波函數(shù)才有意義。每一組確定的量子數(shù)，相應(yīng)地確定了一個合理的解Y(x,y,z)核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)原子結(jié)構(gòu)波函數(shù)是核外電25核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)為了得到電子運(yùn)動狀態(tài)合理的解，必須引用只能取某些整數(shù)值的三個參數(shù)，稱它們?yōu)榱孔訑?shù)。１、主量子數(shù)n決定原子中電子運(yùn)動的能量和離核平均距離的主要因素。取值：從1開始的正整數(shù)。n=1、2、3、4、5、6、7…..符號：K、L、M、N、O、P、Q能層、電子層意義：a.區(qū)分ψ離原子核的遠(yuǎn)近，數(shù)值越小離核越近；b.描述ψ的能量，n越大，電子離核越遠(yuǎn)，能量越高:E1<E2<E3核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)26核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)2、角量子數(shù)l確定原子軌道的形狀，并在多電子原子中和主量子數(shù)一樣決定電子的能級。取值：小于n的正整數(shù)。n=1、2、3、4、5、6、7…..意義：a.不同的l值表示不同形狀的波函數(shù)；b.在多電子原子中，與n一起決定ψ的能量。l=0、1、2、3、4、5、n-1…..符號：s、p、d、f、g、h、當(dāng)l=0時，相當(dāng)于s軌道，原子軌道呈球形對稱；當(dāng)l=1時，相當(dāng)于p軌道，原子軌道呈啞鈴形對稱；當(dāng)l=2時，相當(dāng)于d軌道，原子軌道呈雙亞鈴型對稱；能級核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)2、角量子數(shù)l27核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)例如：當(dāng)n=1，l=0時，電子的運(yùn)動狀態(tài)為1s電子，當(dāng)n=2，l=0時，電子的運(yùn)動狀態(tài)為2s電子，2s1s當(dāng)n=2，l=1時，電子的運(yùn)動狀態(tài)為2p電子，核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)例如：當(dāng)n=128核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)3、磁量子數(shù)m決定原子軌道在空間的取向，空間伸展方向。取值：從-l到+l的整數(shù)。m=0,±1,±2,±3…,…l。共有2l+1個值。當(dāng)l=0時，m可取0：s軌道，無伸展方向，球狀。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)3、磁量子數(shù)m29核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)3、磁量子數(shù)m當(dāng)l=0時，m可取0：s軌道，無伸展方向，球狀。當(dāng)l=1時，m可取-1,0,1：p軌道：px,、py、pz

核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)3、磁量子數(shù)m30核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)當(dāng)l=2時，m可取-2,-1,0,1,2：d軌道：dxy、dyz、dxz、dx2-y2、dz23、磁量子數(shù)m當(dāng)l=0時，m可取0：s軌道，無伸展方向，球狀。當(dāng)l=1時，m可取-1,0,1：p軌道：px,、py、pz

意義：每一個m值代表ψ在空間的一個伸展方向，即相當(dāng)于一個原子軌道。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)當(dāng)l=2時，m31核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)4、自旋磁量子數(shù)ms電子有自旋運(yùn)動，自旋角動量Ms由自旋量子數(shù)ms決定。取值：+1/2、-1/2當(dāng)同一軌道上的兩個電子處于自旋方向相反時稱為配對電子。ms——表示電子自旋的兩種方向（狀態(tài)），通常用“↑”表示，如“↑↑”或“↓↓”表示自旋平行；“↑↓”表示自旋反平行。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)4、自旋磁量子32核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)小結(jié)：n—確定電子所在的主層和能量。l—確定原子軌道的形狀，同時影響電子的能量。m—確定原子軌道的伸展方向。ms—確定一個電子的自旋狀態(tài)。一個原子軌道{每種類型原子軌道的數(shù)目為2l+1每電子層的原子軌道的數(shù)目為n2每個原子軌道能容納的電子數(shù)目為2每電子層的電子的數(shù)目為2n2n、l相同，m不同的軌道能量相同，能量相同的軌道稱為簡并軌道，簡并軌道的數(shù)目稱為簡并度，即為：2l+1.核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)小結(jié)：n—確定33核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)能層 能級 軌道可能空間運(yùn)動狀態(tài)數(shù)可能運(yùn)動狀態(tài)數(shù)一(K) 1s 1s 1 2二(L)2s 2s 1 2 2p 2px,2py,2pz3 6三(M)3s 3s 1 2 3p3px,3py,3pz 3 6 3d 3dxy,3dyz,3dxz,3dx2-y2,3dz2510

四(N) 4s1個軌道 1 2 4p3個軌道 3 6 4d5個軌道 5 10 4f 7個軌道 7 14核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)能層 能級34核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)例：當(dāng)主量子數(shù)n=4時，有幾個能級？各個能級有幾個軌道？最多可容納多少電子？解：決定軌道電子所處能級由兩個量子數(shù)n和l決定；決定一個原子軌道需要三個量子數(shù)n、l和m；在每一個軌道中可以有二個自旋方向相反的電子?！喈?dāng)n=4時,l=0,1,2,3即s,p,d,f四個能級；每一能級的空間運(yùn)動狀態(tài)數(shù)(軌道數(shù)2l+1)分別為1,3,5,7總軌道數(shù)為16個，最多可容納32個電子。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)例：當(dāng)主量子數(shù)35核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)例：下列各組量子數(shù)哪些是不合理，為什么？(1)n=2,l=1,m=0(2)n=2,l=2,m=-1(3)n=3,l=0,m=-1(4)n=3,l=2,m=-2例：寫出下列各組量子數(shù)缺少的量子數(shù)。(1)n=3,l=?,m=-2,ms=+1/2(2)n=4,l=1,m=?,ms=?核外電子的運(yùn)動狀態(tài)量子數(shù)原子結(jié)構(gòu)例：下列各組量36核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)的徑向部分和角向部分原子結(jié)構(gòu)對單電子的原子體系無論在什么地方都只受到惟一的向心力即原子核的作用，因此可用球形坐標(biāo)來穩(wěn)定電子位置。先把作為三維坐標(biāo)x，y，z的函數(shù)的振幅Y首先轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)r，q，f的函數(shù)：Y=f(x,y,z)→Y=f‘(r,q,f)其變換關(guān)系式為：x=r.sinθ.cosφ

y=r.sinθ.cosφ

Z=rcosθr核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)的徑向部分和角向部分原子結(jié)構(gòu)37核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)的徑向部分和角向部分原子結(jié)構(gòu)Y=f(x,y,z)→Y=f‘(r,q,f)再把函數(shù)Y分解成分解成兩個函數(shù)的乘積：Y=f‘(r,q,f)→Y=R(r)·Y(q,f)R只是離核距離r的函數(shù),而Y只是方位角q，f的函數(shù)。R——徑向分布函數(shù)，Y——角度分布函數(shù)。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)的徑向部分和角向部分原子結(jié)構(gòu)38核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)角度部分圖示原子結(jié)構(gòu)

Yl,m(q,f)的球極坐標(biāo)圖是從原點引出方向為(q,f)的直線，長度取Y的絕對值，所有這些直線的端點聯(lián)系起來的空間構(gòu)成一曲面，曲面內(nèi)根據(jù)Y的正負(fù)標(biāo)記正號或負(fù)號。并稱它為原子軌道的角度部分圖。一般為了方便，原子軌道的角度分布圖取其一個剖面表示。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)角度部分圖示原子結(jié)構(gòu)39核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)角度部分圖示原子結(jié)構(gòu)所有的S軌道的角度分布圖都是以原點為球心的球面，所不同的是半徑不同，隨著n的增大，球面的半徑增大。S軌道的角度分布圖：此式中不出現(xiàn)θ，，即其角度分布與θ,φ無關(guān)，換句話說，就是任意的θ，都滿足此關(guān)系式，所以，它的圖系應(yīng)是一個以原點（原子核）為球1s的球面。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)角度部分圖示原子結(jié)構(gòu)40核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)角度部分圖示原子結(jié)構(gòu)2)P軌道的角度分布圖：Y2pz-(,φ)=cosθ=A.cosθθ=00,cos=1θ=300,cos=θ=600,cos=θ=900,cos=0此式中不出現(xiàn)，說明其角度分布與無關(guān)，所以其圖是兩個相切的球面，其最大值在Z軸。故表示為P2pz。對于P2px,P2py的角度分布圖，均為相切雙球面，其最大值分別在X軸和Y軸。事實上，所有P軌道的角度分布圖都是相切的雙球面。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)角度部分圖示原子結(jié)構(gòu)41核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)角度部分圖示原子結(jié)構(gòu)核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)角度部分圖示原子結(jié)構(gòu)42核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)角度部分圖示原子結(jié)構(gòu)注：1.原子軌道的角度分布圖并不是電子運(yùn)動的具體軌道，它只是反應(yīng)了波函數(shù)在空間不同方向上的變化情況2.Y(q,f)至于l,m有關(guān)，它的圖示只說明原子軌道的一定的形狀和伸展方向，而與n無關(guān)。s軌道都是球形的，p軌道都是啞鈴形的，在角度分布圖中常不寫軌道前面的n。當(dāng)l相同時，角度分布圖最大值取向與m有關(guān)，分別標(biāo)在軌道符號右下腳，如：2px，3d，4dxy……等。3.除了S軌道外，其他軌道的角度分布圖均有正、負(fù)值。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)角度部分圖示原子結(jié)構(gòu)43核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)徑向部分圖示原子結(jié)構(gòu)R(r)的值隨r的變化而變化，將R(r)對r作圖可得徑向分布圖。其幾何圖形為曲線，可以理解為在任意方向上的波函數(shù)的相對數(shù)值隨r的變化。R(r)受主量子數(shù)影響。角量子數(shù)相同的R(r)圖隨主量子數(shù)n的增大而波數(shù)增多，如1s(2p,3d)只取正值，2s(3p,4d)從正值變到負(fù)值，3s(4p,5d)從正值到負(fù)值又到正值。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)徑向部分圖示原子結(jié)構(gòu)44核外電子的運(yùn)動狀態(tài)概率密度原子結(jié)構(gòu)電子與光子一樣具有波力二象性:從光的波動性來說，光的強(qiáng)度與光波的振幅平方成正比；從光的粒子性來說，光的強(qiáng)度與光子的密度成正比；若把光的波動性與粒子性統(tǒng)一起來，則光子的密度與光波的振幅平方成正比。核外電子的運(yùn)動狀態(tài)概率密度原子結(jié)構(gòu)電子與光子45核外電子的運(yùn)動狀態(tài)概率密度原子結(jié)構(gòu)表示在原子核外空間某處單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率。電子出現(xiàn)的概率微小體積Ψ不同，電子的空間運(yùn)動狀態(tài)，概率和概率密度分布也不相同。電子的概率密度分布是對電子核外空間出現(xiàn)的機(jī)會的統(tǒng)計結(jié)果——電子云核外電子的運(yùn)動狀態(tài)概率密度原子結(jié)構(gòu)表示在原子46核外電子的運(yùn)動狀態(tài)電子運(yùn)的角度分布圖原子結(jié)構(gòu)得到電子云的角度分布圖。特點：1.比原子軌道的角度分布圖“瘦”2.無正負(fù)號核外電子的運(yùn)動狀態(tài)電子運(yùn)的角度分布圖原子結(jié)構(gòu)47核外電子的運(yùn)動狀態(tài)電子云的徑向部分圖原子結(jié)構(gòu)得到電子云的徑向分布圖。幾率=幾率密度×體積對1s電子，在離核為r，厚度為dr的“無限薄球殼”里D值越大表明在這個球殼里電子出現(xiàn)的幾率越大。dr=1時，D(r)=4pr2R(r)2

D(r)——電子云的徑向分布函數(shù)，它是r的函數(shù)。表示電子在核外空間出現(xiàn)的幾率隨r的變化情況。rdr電子出現(xiàn)的幾率=24pr2dr

D（r）r1s軌道的徑向分布圖52.9pm核外電子的運(yùn)動狀態(tài)電子云的徑向部分圖原子結(jié)構(gòu)48核外電子的運(yùn)動狀態(tài)電子云的徑向部分圖原子結(jié)構(gòu)得到電子云的徑向分布圖。幾率=幾率密度×體積在離核為r，厚度為dr的“無限薄球殼”里電子出現(xiàn)的幾率D=4pr2RD值越大表明在這個球殼里電子出現(xiàn)的幾率越大。氫原子核外電子的D函數(shù)圖象3s3d3p2s2p1s核外電子的運(yùn)動狀態(tài)電子云的徑向部分圖原子結(jié)構(gòu)49原子核外電子排布屏蔽效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)在多電子原子中，選定某個電子進(jìn)行研究，可以把其余電子對選定電子的排斥力認(rèn)為是它們屏蔽了或削弱了原子核對選定電子的吸引作用，稱為屏蔽作用。其它電子的屏蔽作用對選定電子產(chǎn)生的效果叫做屏蔽效應(yīng)。Z-=Z*—“屏蔽常數(shù)”或?qū)⒃泻穗姾傻窒牟糠帧*—有效核電荷中心勢場模型原子核外電子排布屏蔽效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)50原子核外電子排布屏蔽效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)Z-=Z*—“屏蔽常數(shù)”或?qū)⒃泻穗姾傻窒牟糠?。Z*—有效核電荷斯萊特規(guī)則（由光譜數(shù)據(jù)，歸納出一套估算屏蔽常數(shù)的方法）：

（1）先將電子按內(nèi)外次序分組：ns,np一組nd一組nf一組如：1s;2s,2p;3s3p;3d;4s,4p;4d;4f;5s,5p;5d;5f。

（2）外組電子對內(nèi)組電子的屏蔽作用=0

（3）同一組，=0.35(但1s，=0.3)

（4）對ns,np，(n-1)組的=0.85；更內(nèi)的各組=1

（5）對nd、nf的內(nèi)組電子=1注：該方法用于n為4的軌道準(zhǔn)確性較好，n大于4后較差。

原子核外電子排布屏蔽效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)Z-=Z*51原子核外電子排布屏蔽效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)Z-=Z*—“屏蔽常數(shù)”或?qū)⒃泻穗姾傻窒牟糠?。Z*—有效核電荷從能量公式中可知E與n有關(guān)，但與l有關(guān)，因此角量子數(shù)也間接地與能量聯(lián)系。當(dāng)n不同，l相同時，n越大則能量越高，E1S<E2S<E3S<E4SE2p<E3p<E4p當(dāng)n相同，l不同時，l越大則能量越高，E3S<E3p<E3d原子核外電子排布屏蔽效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)Z-=Z*52原子核外電子排布屏蔽效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)例：求算基態(tài)鉀原子的4s和3d電子的能量。所以E3d>E4s解：根據(jù)斯萊特規(guī)則：19K原子的3d電子組態(tài)為：1s22s22p63s23p63d1所以3d＝18×1.00＝18.00E3d＝-—————————————————＝-1.51eV13.6×(19-18)23219K原子的4s電子組態(tài)為：1s22s22p63s23p64s1所以4s＝10×1.00+8×0.85＝16.80E3d＝-———————————————＝-4.11eV13.6×(19-16.8)242這個結(jié)果表明，ns電子的屏蔽效應(yīng)較小，（n-1）d電子的屏蔽效應(yīng)較大，屏蔽效應(yīng)越大，電子的能量越高。原子核外電子排布屏蔽效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)例：求算基態(tài)53原子核外電子排布鉆穿效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)鉆穿效應(yīng)——外層電子鉆到內(nèi)部空間而靠近原子核的現(xiàn)象。鉆穿效應(yīng)越大，靠近核的機(jī)會越多，屏蔽其它電子的能力越大，被屏蔽越小，能量越低。EnS<Enp<End<Enf能級分裂——在多電子原子中，n相同l不同引起的能級不同的現(xiàn)象。能級交錯——在多電子原子中，l影響n相近的軌道出現(xiàn)了能級的錯位，是n值大l值小的能量比n值小l值大的軌道能量高的現(xiàn)象。E（n+1）S<Endn=3,4,5,6……E（n+2）S<Enfn=4,5,6……原子核外電子排布鉆穿效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)鉆穿效應(yīng)——54原子核外電子排布鉆穿效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)4s電子具有比3d電子較大的穿透內(nèi)層電子而被核吸引的能力（鉆穿效應(yīng)）。從圖中看出4s軌道3d軌道鉆得深，可以更好地回避其它電子的屏蔽，所以填充電子時先填充4s電子。注：一旦填充上3d電子后3d電子的能量又比4s能量低，如銅。原子核外電子排布鉆穿效應(yīng)原子結(jié)構(gòu)4s電子具有55原子核外電子排布Paling能級圖原子結(jié)構(gòu)Pauling在光譜實驗的基礎(chǔ)上，總結(jié)了能級、能級分裂和能級交錯的規(guī)律，提出了多電子原子中原子軌道的近似能級圖。

原子核外電子排布Paling能級圖原子結(jié)構(gòu)56原子核外電子排布Paling能級圖原子結(jié)構(gòu)按這種方法,他將整個原子軌道劃分成7個能級組:

第一組第二組第三組第四組第五組第六組第七組

1s;2s2p;3s3p;4s3d4p;5s4d5p;6s4f5d6p;7s5f6d7p特點:(1)能級能量由低到高.(2)組與組之間的能量差大,同組內(nèi)各軌道之間能量差小.且n逐漸增大,這兩種能量差隨能級組的增大逐漸變小.(3)第一能級組,只有1s一個軌道,其余均為兩個以上,且以ns開始,以np結(jié)束.(4)能級組與元素的周期相對應(yīng).原子核外電子排布Paling能級圖原子結(jié)構(gòu)按57原子核外電子排布Paling能級圖原子結(jié)構(gòu)隨核電荷數(shù)遞增，大多數(shù)元素的電中性基態(tài)原子的電子填入核外電子運(yùn)動軌道的順序。又稱構(gòu)造原理。原子核外電子排布Paling能級圖原子結(jié)構(gòu)58原子核外電子排布原子結(jié)構(gòu)1.能量最低原理基態(tài)原子核外電子的排布力求使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。填充順序：構(gòu)造原理2.泡利不相容原理基態(tài)多電子原子中不可能同時存在4個量子數(shù)完全相同的電子?；颍涸谝粋€軌道里最多只能容納2個電子，它們的自旋方向相反。3.洪特規(guī)則基態(tài)多電子原子的電子總是首先自旋平行地、單獨(dú)地填入簡并軌道。原子核外電子排布原子結(jié)構(gòu)1.能量最低原理基態(tài)原子核外電子的排59原子核外電子排布原子結(jié)構(gòu)例如：2p能級有3個簡并軌道，如果2p能級上有3個電子，它們將分別處于2px、2py和2pz軌道，而且自旋平行，如氮原子。如果2p能級有4個電子，其中一個軌道將有1對自旋相反的電子，這對電子處于哪一個2p軌道可認(rèn)為沒有差別。原子核外電子排布原子結(jié)構(gòu)例如：2p能級有360原子核外電子排布原子的電子構(gòu)型原子結(jié)構(gòu)軌道表示式：用小方框（或圓圈）表示一個原子軌道，方格下面注明能級，方格內(nèi)上下箭頭表示電子的自旋狀態(tài)。電子排布式：按照主量子數(shù)由小到大的順序排列組態(tài)符號表示的能級組電子排布。鋰Li1s22s1鈣Ca1s22s22p63s23p64s2鋰Li[He]2s1鈣Ca[Ar]4s2注意：當(dāng)3d軌道上填充電子后，由于它對4s電子的屏蔽作用，使4s電子的能量高于3d電子，因此填寫電子排布式時不要寫為：[Sc]1s22s22p63s23p64s23d1原子核外電子排布原子的電子構(gòu)型原子結(jié)構(gòu)軌道表示61原子核外電子排布原子的電子構(gòu)型原子結(jié)構(gòu)周期系中有約20個元素的基態(tài)電中性原子的電子組態(tài)（electronconfiguration，又叫構(gòu)型或排布)不符合構(gòu)造原理，其中的常見元素是：元素按構(gòu)造原理的組態(tài) 實測組態(tài)

(24Cr)1s22s22p63s23p63d44s2

1s22s22p63s23p63d54s1(29Cu)1s22s22p63s23p63d94s2

1s22s22p63s23p63d104s1(42Mo)1s22s22p63s23p63d104s24p64d45s2

1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1(47Ag)1s22s22p63s23p63d104s24p64d95s2

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1

(79Au)1s2···4s24p64d104f145s25p65d96s1

1s2···4s24p64d104f145s25p65d106s1

原子核外電子排布原子的電子構(gòu)型原子結(jié)構(gòu)62原子核外電子排布原子的電子構(gòu)型原子結(jié)構(gòu)例如:元素電中性原子正離子價電子組態(tài)

的價電子組態(tài) （最外層電子數(shù)）Fe 3d64s2 Fe2+ 3d6（14e）

Fe3+3d5（13e）

Cu 3d104s1 Cu+3d10（18e）

Cu2+3d9（17e）實驗還表明，當(dāng)電中性原子失去電子形成正離子時，總是首先失去最外層電子，因此，副族元素基態(tài)正離子的電子組態(tài)不符合構(gòu)造原理。原子核外電子排布原子的電子構(gòu)型原子結(jié)構(gòu)例如:63原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性的原因原子結(jié)構(gòu)元素周期律—元素的性質(zhì)隨著核電核數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化規(guī)律。元素周期表—反映元素周期律的表。隨原子序數(shù)遞增，元素周期性地從金屬漸變成非金屬,以稀有氣體結(jié)束，又從金屬漸變成非金屬,以稀有氣體結(jié)束，如此循環(huán)反復(fù)。原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性的原因原子結(jié)構(gòu)元64原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性的原因原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性的原因原子結(jié)65原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素周期表原子結(jié)構(gòu)元素周期表：每一橫行（一個能級組）為一周期，共七個周期。隨核電荷數(shù)遞增,電子每一次從填入ns能級開始到填滿np能級,稱為建立一個周期，于是有：周期:ns開始→np結(jié)束同周期元素的數(shù)目第一周期：1s 2第二周期：2s，2p 8第三周期：3s，3p 8第四周期：4s，3d，4p 18第五周期：5s，4d，5p 18第六周期：6s，4f，5d，6p 32第七周期：7s，5f，5d，... ?原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素周期表原子結(jié)構(gòu)元素周期66原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素周期表原子結(jié)構(gòu)元素周期表：每一縱行為一族，共18個縱行，16個族。既包含長周期又包含短周期的族為主族（A），8個；只包含短周期的為副族（B）,8個；稀有氣體稱為零族或ⅧA族原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素周期表原子結(jié)構(gòu)元素周67原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素的分區(qū)原子結(jié)構(gòu)1)s區(qū):最后的電子填在ns上,包括IAIIA,屬于活潑金屬,為堿金屬和堿土金屬;

2)p區(qū):最后的電子填在np上,包括IIIA-VIIA以及0族元素,為非金屬和少數(shù)金屬;

3)d區(qū):最后的電子填在(n-1)d上,包括IIIB-VIIB以及VIII族元素,為過渡金屬;

4)ds區(qū):(n-1)d全充滿,最后的電子填在ns上,包括IB-IIB,過渡金屬(d和ds區(qū)金屬合起來,為過渡金屬);

5)f區(qū):包括鑭系和錒系元素,稱為內(nèi)過渡元素或內(nèi)過渡系.

鑭系:57-74號元素(La-Lu);錒系:89-103號元素(Ar-Lr)。原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素的分區(qū)原子結(jié)構(gòu)1)s68原子結(jié)構(gòu)與元素周期系原子結(jié)構(gòu)與周期的關(guān)系原子結(jié)構(gòu)1.周期數(shù)=能級組數(shù)=能級組的最大主量子數(shù)=電子層數(shù)2.每周期元素的原子最外層電子數(shù)不超過8個，次外層電子數(shù)不超過18個3.每周期所包含的元素數(shù)目等于相應(yīng)能級組內(nèi)各原子軌道所能容納的電子總數(shù)。原子結(jié)構(gòu)與元素周期系原子結(jié)構(gòu)與周期的關(guān)系原子結(jié)構(gòu)69原子結(jié)構(gòu)與元素周期系原子結(jié)構(gòu)與族的關(guān)系原子結(jié)構(gòu)主族:s區(qū)+p區(qū),(ns+np)的電子數(shù)=族數(shù),(ns+np)的電子數(shù)=8,則為0族元素.副族:d區(qū):[(n-1)d+ns]的電子數(shù)=族數(shù)=最高氧化數(shù);[(n-1)d+ns]的電子數(shù)>8,則為VIII族元素.ds區(qū):全充滿,ns中的電子數(shù)=族數(shù),f區(qū):內(nèi)過渡元素,,鑭系:La-Lu,錒系:Ar-lr原子結(jié)構(gòu)與元素周期系原子結(jié)構(gòu)與族的關(guān)系原子結(jié)構(gòu)70元素周期性原子結(jié)構(gòu)元素周期系諸元素在性質(zhì)上是如何相互聯(lián)系的。下面討論的原子半徑、離子半徑、電離能、電子親和能、電負(fù)性等概念被總稱“原子參數(shù)”，廣泛用于說明元素的性質(zhì)。元素周期性原子結(jié)構(gòu)元素周期系諸元素在性質(zhì)上是71元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)1.概念原子的大小可以用“原子半徑”來描述。原子半徑的標(biāo)度很多，各種不同的標(biāo)度，原子半徑的定義不同，差別可能很大。根據(jù)量子力學(xué)理論，1965年定義原子最外層原子軌道電荷密度（即D函數(shù)）最大值所在球面為原子半徑，用量子力學(xué)方法計算得出一套所謂“軌道半徑”的理論原子半徑。我們通常是用實驗方法測定原子形成各種分子或固體后的核間距，對于同種原子，測得的核間距除以2，就得到該原子的半徑，對于異種原子（設(shè)為AB），只要已知其中一種元素（如A）的原子半徑，就可用核間距（如A—B）求取另一種元素（如B）的原子半徑。元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)1.概念72元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)1)共價半徑:同種元素的兩個原子,以兩個電子用共價單鍵相連時,核間距的一半,為共價半徑.如:H2X2等同核單鍵雙原子分子,均可測得其共價半徑.1.概念元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)1)共價半徑:73元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)1.概念2)金屬半徑:金屬晶體中,金屬原子被看為剛性球體,彼此相切,其核間距的一半,為金屬半徑。元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)1.概念2)金74元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)1.概念3)范德華半徑:單原子分子(He,Ne等),原子間靠范德華力,即分子間作用力結(jié)合(未成鍵),在低溫高壓下形成晶體,核間距的一半為范德華半徑。元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)1.概念3)范75元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)

2.原子半徑在周期表中的變化規(guī)律1)同周期中,從左——向右，分兩個方面看:①Z—增大，對電子吸引力增大，r—減小，

②Z—增大，電子增加，之間排斥力增大，r—增大。這是一對矛盾，以哪方面為主？以①為主。只有當(dāng)d5、d10、f7、f14時，對稱性較高的半充滿和全充滿時，②占主導(dǎo)地位。短周期：NaMgAlSiPSClArr/pm15413611811711010499154從Na——Cl,7個元素，r下降了55pm,相鄰元素之間，平均下降值為55/6=9.16pm.(Ar為范德華半徑，所以比較大）元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)

2.原子半徑76元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)

2.原子半徑在周期表中的變化規(guī)律長周期：四(r/pm)KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKr203174144132122118117117116115117125126122121114114169從Sc——Ni,8個元素，r下降了29pm,相鄰元素之間，平均下降值為29/7=4.14pm.(Cu,Zn,Ga為d10結(jié)構(gòu)，對外層電子斥力大，對核的屏蔽作用強(qiáng)，所以r不但沒減小，反而有所增加。同樣，Kr為范德華半徑，所以比較大).短周期：電子填加到外層軌道,對核的正電荷中和少,Z*增加的幅度大,所以r變小的幅度大.長周期：e填加到(n-1)層軌道,對核的正電荷中和多,Z*增加的幅度小,所以r變小的幅度小.元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)

2.原子半徑77元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)

2.原子半徑在周期表中的變化規(guī)律超長周期：內(nèi)過渡系,鑭系和錒系LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoFrTmYbLu165164164163162185162161160158158158170158

4f76s24f146s215種元素,r共減小11pm,電子填到內(nèi)層(n-2)f軌道,屏蔽系數(shù)更大,Z*增加的幅度更小,所以,r減小的幅度更小,或r收縮的幅度很小.此種半徑收縮很小的現(xiàn)象,稱為鑭系收縮.元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)

2.原子半徑78元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)

2.原子半徑在周期表中的變化規(guī)律2)同族中半徑變化,自上而下:①Z—增大，對電子吸引力增大，r—減小，

②e—增多，電子層增加，r—增大。這是一對矛盾，以哪方面為主？以②為主主族：Li123pmNa154pmK203pmRb210pmCs235pm副族：TiVCrr/pm132122118ZrNbMo145134130HfTaW144134130主族元素同族從上到下增大幅度大，副族增大幅度小。元素周期性原子半徑原子結(jié)構(gòu)

2.原子半徑79元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)

1.定義氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為+1價氣態(tài)陽離子所需要的能量叫做第一電離能。M(g)→M+(g)+eI1從+1價氣態(tài)陽離子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)+2價陽離子所需要的能量叫做第二電離能。M+(g)→M2+(g)+eI2因為從原子中取走電子需要消耗能量，因此電離能為正值。并且I1最小，因為從正離子中電離出電子遠(yuǎn)遠(yuǎn)比從中性原子中電離出電子困難。I1﹤I2﹤

I3﹤

I4…..單位：eV/原子；kJ/mol意義：衡量原子失去電子傾向的大小，元素的I1越小，表明氣態(tài)原子越容易失去電子，即該元素的氣態(tài)時的金屬性越強(qiáng)。元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)

1.定義80元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)

2.電離能的周期性變化1)同周期中,從左——向右，Z增大，r減小,核對電子的吸引增強(qiáng),愈來愈不易失去電子,所以I增大.短周期:主族元素LiBeBCNOFNeI1/kJ/mol52090080110861402131416812081B硼:電子結(jié)構(gòu)為:[He]2s22p1,失去的一個電子,達(dá)到2s2全充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以,I1比較小.N氮:電子結(jié)構(gòu)為:[He]2s22p3,為半充滿結(jié)構(gòu),比較穩(wěn)定,不易失去其上的電子,I1突然增大.O氧:電子結(jié)構(gòu)為:[He]2s22p4,失去的一個電子,即可達(dá)到半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以I1有所降低.(反而小于氮的第一電離能)Ne氖:電子結(jié)構(gòu)為:[He]2s22p6,為全充滿結(jié)構(gòu),不易失去電子,所以I1在同族中最大.元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)

2.電離能的周81元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)2.電離能的周期性變化長周期:副族元素ScTiVCrMnFeCoNiCuZnI1/kJ/mol631658650653717759758737746906V釩:反常.因電子結(jié)構(gòu)為[Ar]3d34s2,無法解釋.Cr鉻:I1變小.因電子結(jié)構(gòu)為[Ar]3d54s1,容易失去的電子達(dá)到的穩(wěn)定結(jié)構(gòu).另一方面,半充滿結(jié)構(gòu),對核屏蔽大,使Z*減小,r增大,核對4s1的作用小,也容易失去,所以電離能變小.Co和Ni:因為電子結(jié)構(gòu)分別為[Ar]3d74s2和[Ar]3d84s2,反常.Zn:因電子結(jié)構(gòu)為[Ar]3d104s2,d和s為全充滿,不易失去電子.所以I1比較大.可以看出,Zn的電離能比Cu的大,而實際上,Zn比Cu活潑,證明不能只用電離能來判斷反應(yīng)活性.實際要從得失電子能力兩方面綜合考慮.元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)2.電離能的周期性82元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)2.電離能的周期性變化總趨勢上看,長周期的電離能隨Z的增加而增加,但有反常.

從同周期電離能I增加幅度來看,主族元素>副族元素.因為:主族元素的半徑減小幅度大,即Z*增加幅度大,對外層電子的引力增加幅度大,所以I的增加幅度也大.

副族元素的半徑減小幅度小,即Z*增加幅度小,對外層電子的引力增加幅度小,所以I的增加幅度也小.有時有反?，F(xiàn)象.內(nèi)過渡系的規(guī)律性差.元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)2.電離能的周期性83元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)2.電離能的周期性變化總趨勢上看,長周期的電離能隨Z的增加而增加,但有反常.

從同周期電離能I增加幅度來看,主族元素>副族元素.因為:主族元素的半徑減小幅度大,即Z*增加幅度大,對外層電子的引力增加幅度大,所以I的增加幅度也大.

副族元素的半徑減小幅度小,即Z*增加幅度小,對外層電子的引力增加幅度小,所以I的增加幅度也小.有時有反常現(xiàn)象.內(nèi)過渡系的規(guī)律性差.元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)2.電離能的周期性變化84元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)3.用途1）衡量元素的原子氣態(tài)時失電子能力的強(qiáng)弱。2）I是元素通常價態(tài)易存在的能量因素，可利用來說明元素的常見價態(tài)。I1I2I3I4I5I6Li520728911815Be90017571484921007B8012427366025026C10862353462162233783047277N1402285645787475944553266元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)3.用途1）衡量元素85元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)3.用途1）衡量元素的原子氣態(tài)時失電子能力的強(qiáng)弱。2）I是元素通常價態(tài)易存在的能量因素，可利用來說明元素的常見價態(tài)。I1I2I3I4I5I6Li520728911815Be90017571484921007B8012427366025026C10862353462162233783047277N1402285645787475944553266元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)3.用途1）衡量元素86元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)3.用途I1I2I3I4I5I6Li2s1520728911815Be2s290017571484921007B2s22p18012427366025026

C2s22p210862353462162233783047277N2s22p31402285645787475944553266

Li:I2/I1=14.02倍,增大14倍,不易生成+2價離子,所以Li+容易形成

Be:I2/I1=1.95倍,I3/I2=8.45倍,所以Be2+容易形成.

B:I3/I2=1.38倍,I4/I3=6.83倍,所以B(III)容易形成.

C:I4/I3=1.35倍,I5/I4=6.08倍,所以C(VI)容易形成.

N:I4/I3=1.26倍,I6/I5=5.67倍,所以N(V)容易形成.元素周期性電離能原子結(jié)構(gòu)3.用途87元素周期性電子親合能原子結(jié)構(gòu)1.概念

1mol

某元素的基態(tài)氣態(tài)原子,得到

1mol電子,形成負(fù)一價氣態(tài)陰離子時所放出的能量,叫該元素的第一電子親合能.同樣有E1,E2,E3,E4,….等B(g)+e→B-(g)E1第一電子親合能為負(fù)值，因為原子可以借得到一個電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；第二…..電子親合能為正值，因為其相當(dāng)于一個電子附加到一個負(fù)離子上，負(fù)離子和電子之間存在著靜電斥力，所以需要消耗能量而不是放出能量。元素周期性電子親合能原子結(jié)構(gòu)1.概念88元素周期性電子親合能原子結(jié)構(gòu)2.第一電子親合能在周期表中的變化趨勢主族元素的電子親和能/kJ·mol–1H72.9Li Be B C N O F Ne59.8 – 23 122 –0.07 141 322 –Na Mg Al Si P S Cl Ar52.9 – 44 120 74 200 349 –K Ca Ga Ge As Se Br Kr48.4 – 36 116 77 195 325 –Rb Sr In Sn Sb Te I Xe46.9 – 34 121 101 190 295 –Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn45.5 – 50 100 100 – – –元素周期性電子親合能原子結(jié)構(gòu)2.第一電子親89元素周期性電子親合能原子結(jié)構(gòu)2.第一電子親合能在周期表中的變化趨勢同周期中,核電荷Z大,原子半徑r小,核對電子引力大,結(jié)合電子后釋放的能量大，則電離能E大.(測得的數(shù)據(jù)不全,有些是計算出來的).元素周期性電子親合能原子結(jié)構(gòu)2.第一電子親90元素周期性電子親合能原子結(jié)構(gòu)2.第一電子親合能在周期表中的變化趨勢因為N的電子結(jié)構(gòu)為[He]2s22p3,2p軌道半充滿,比較穩(wěn)定,不易得電子,如果得到電子,非但不釋放能量,反而要吸收能量,所以E為負(fù)值。F元素反常的原因:因為半徑比較小,電子云密度大,排斥外來電子,不易與之結(jié)合,所以E反而比較小.出于同種原因,O元素比同族的S元素和Se元素的電子親合能小(第二周期元素的電子親合能比第三周期元素的小)。既然F的