1第三章原子結(jié)構(gòu)（6學(xué)時）教學(xué)內(nèi)容§3-1

核外電子的運動狀態(tài)§3-2核外電子的排布和元素周期系§3-3元素基本性質(zhì)的周期性引言1897年，湯姆遜，陰極射線→電子→原子模型。

1909年，美，密立根：e-

=1.602×10-19Cme=9.109×10-31kg21911，盧瑟福,α粒子散射實驗→原子的行星式模型光的衍射電子衍射圖，明亮處電子出現(xiàn)的機會多。20世紀(jì)初：光的波粒二象性電子運動的二象性3§3-1核外電子的運動狀態(tài)真空管中含少量H2(g)，高壓放電，1-1氫原子光譜實驗和玻爾理論圖3-2氫原子光譜實驗示意圖（1）氫原子光譜(p48-49)在可見光區(qū)內(nèi)產(chǎn)生四條明顯的譜線：Hδ

Hγ

Hβ

Hα4①

氫原子光譜的特征（要點）a是不連續(xù)的線狀光譜，b從長波到短波，譜線間距變小。②譜線的表征1883年,瑞士物理學(xué)家Balmerl=Bn2n2–41913年,瑞典物理學(xué)家Rydbergn=3，4，5，6n=Rn211n221n2>n1R=3.2891015s–1n=RHn211n221RH=1.097105cm–1n=l1cn=帶狀光譜5Brachet線系

Paschen線系（紅外）Balmer線系(可見）Lyman線系（紫外）圖3-4氫原子光譜（原子能級）示意圖（p54）n結(jié)論：n是不連續(xù)的，E不連續(xù)，所以、λ也不連續(xù)。6（2）玻爾理論要點（丹麥，Bohr，1913年）①核外電子在符合一定條件的軌道上運動；

能量是量子化的

；②電子在離核最近的軌道上運動即基態(tài)，

獲得能量后處于激發(fā)態(tài)；③電子從激發(fā)態(tài)回到低能級態(tài)放出能量，以光的形式表現(xiàn)出來，光的頻率取決于兩個軌道間的能量差。E-軌道能量

Planck常數(shù)：h

＝6.626×10－34J·s1900年，德國Planck量子論；1905年瑞士Einstein光子論；Bohr結(jié)合Rutherford的原子模型，提出新的原子結(jié)構(gòu)理論。71-2微觀粒子的波粒二象性⑴

光的波粒二象性（20世紀(jì)初）Einstein:

E=h光的波動性：如衍射實驗光的粒子性：如光電效應(yīng)實驗P=mc⑵微觀粒子都具有波粒二象性（1924，法，德布羅依）相對論：E=mc2(3)測不準(zhǔn)原理（1927，德國，海森堡）①有關(guān)計算：②電子運動的三個特征？要點：81-3波函數(shù)和原子軌道(1)電子的波動方程（1926，奧地利，Schrodinger

）原子中電子的勢能：（即方程的解,復(fù)雜的數(shù)學(xué)函數(shù)式）薛定諤方程的解：為得到合理的解，引入了量子數(shù)n,l,m。9坐標(biāo)變換：（p61-62)x=rsincos

y=rsinsinz=rcosxy變換后的薛定諤方程：10n=1,l=0,m=01,0,0=Zao1p3/2eZrao–

n=2,l=0,m=0n=2,l=1,m=02,0,0=Zao142p3/2eZr2ao–Zrao2–2,1,0=Zao142p3/2eZr2ao–rcosn,l,m

(r,,)1s2s2pz分離變量：氫原子的幾個波函數(shù)：→徑向部分角度部分11（2）Ψ

的圖像－原子軌道（atomicorbital

即AO）表示核外電子的運動狀態(tài)（區(qū)域），H1s即Ψ的角度分布圖，p軌道：12＋、－不是電荷，是Ψ

值為＋或－。2Pz軌道：2,1,0=Zao142p3/2eZr2ao–rcos角度部分：（p71）+－30°60°θ+-旋轉(zhuǎn)360o13d軌道有5種伸展方向在xy平面在yz平面在xz平面沿z軸對稱在xy平面上沿xy軸對稱d軌道：141-4電子云－幾率：電子在核外空間出現(xiàn)的機會（概率）。（1）電子云15電子云是電子在核外出現(xiàn)幾率密度的現(xiàn)象化描述（電子出現(xiàn)機會最大的范圍）。（P65）S

電子云

在單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的幾率。p

電子云三種伸展方向∣球形對稱電子云無＋－號電子云實際是∣16d電子屆云：五種抹伸展奇方向在xy平面在xz平面在yz平面17作業(yè)珠：1影7f軌道佩，7種伸同展方汽向以上竿要點鈴：原子拋軌道蓋與電計子云約有哪況些區(qū)著別？18(2濟)幾率肢密度孕分布撕的幾怪種表欲示法瘋（1s）電子糠云圖等幾率它密度越面界面居圖R2(r蹦)1s電子煙的徑葛向幾率鍬密度交圖191-急5波函虧數(shù)的稻徑向擺分布儉圖(r,,)紋=R(r)·Y(,)r+Drr球面境積4pr2球體飯積4pr2Dr球殼詳體積創(chuàng)中發(fā)珍現(xiàn)電捆子的鴉幾率讓：4pr2||2Dr單位雪厚度繞球殼旅中的尊幾率動：4pr2||2Dr/Dr=際4pr2||2=D(r)徑向隆分布丟函數(shù)幾率猜＝幾西率密弓度×體積幾率盜密度獎＝||2Drr△r20圖3-六13氫原月子各鉆種狀徑態(tài)的襯徑向友分布裕圖r=ao/Z=梯53仗pmn-l個波千峰n-l-1個波汪谷（罩節(jié)面蓋）電子折運動晶的徑仍向分絨布函抹數(shù)圖逮：21圖3-腸19和4酒s與3d電子飽的徑虛向分透布圖主量秤子數(shù)吃相同溉的電同子離核搬的距錦離相跪近，說明爽電子暗是分搭層排討布的或。22電子云的實際形狀23n決定漸電子干離核養(yǎng)的平均距離窄和能留量。怪對于剩氫原企子（淚以及絞類氫伸離子嗓），狹電子私能量友只決帆定于n。不同儉的n值，占對應(yīng)慨于不煩同的寺電子抖主層替：①主量迅子數(shù)n12345…K樂L種M互N獻O沃…（光遍譜符炒號）②角量銜子數(shù)l（副燭量子朽數(shù)）l的取逢值0，1，2，3…緞……香….n-1軌道論形狀l決定ψ（原參子軌輩道）肚的形請狀。軌道膝符號s柏p抵d撞f….蠶..腳..辦..柳..定..咳.(亞層)1-仁6四個曾量子析數(shù)球形斃對稱啞鈴浙形花瓣葉形24③磁量貨子數(shù)m取值鐵：0，±1移,戰(zhàn)±命2…擺…±l（共涉有2l+1個值方）；m決定餡原子中軌道么的空稿間取聚向。④自旋浪量子悅數(shù)ms（電皂子自蓬旋）核外截每個繩電子基都有淺自己夾的一訂套量核子數(shù)關(guān)系:n=1l=0m=0朋1個1s軌道n=2l=0m=01個2s軌道n=2l=1m=0途,真+1攜,摸-13個2p軌道n=3l=0m=0份1個3s軌道n=3l=1m=0穗,練+1丑,釋-13個3p軌道n=3l=2m=0灰,匪+1辛,遭-1允,某+2震,-相25個3d軌道（身蜻份證練）。即↑↓4個量俱子數(shù)訪的關(guān)霸系（P7栽9）25核外飛某電肅子的伴主量勺子數(shù)n=饑4，它貌的角賢量子震數(shù)可貌能的辯取值亦有……榜……涉……逃……孝……涉……疫……銹..（對）(A天)焰1個(B舒)口2個(C綁)萬3個(D顛)敵4個練習(xí)呆：練習(xí)緞：填充環(huán)合理福的量婚子數(shù)乓：26§3內(nèi)-2核外潔電子牙的排捎布2-賊1多電瞧子原愉子的鹿能級（=軌道錄能級=電子盛能級爪）氫原促子以病及類敲氫離憂子（He+、Li2+、Be3+），我其電禍子能法級僅激與主翼量子跳數(shù)有根關(guān)：1s,餓2s=2p,火3s=3p=3d……愛…多電思子能插級與業(yè)氫原擦子不炕同,能量膊不僅賤與n有關(guān),也與l有關(guān)吹。l相同庸，n大的勻能級悶高：n相同劇，l大的扒能級春高：n和l都不默同，走能級糕交錯俘：27（1）Pa促ul把in止g原子扣軌道例近似治能級周圖(p德81期)徐光映憲規(guī)蒸則：n+0.六7l大者擔(dān)能級遍高，整數(shù)吩相同稀的為澤一組丸。能級攪組與刑周期恭數(shù)對或應(yīng)。能級贈組1s愁2腔s2孔p洗3s肝3p曠4釣s3必d4鞋p慣5s茂4d灑5p飄6舌s4論f5飛d6暗p墓7s斑5f錄6d枯7p諷….切.28（2）屏暖蔽效袖應(yīng)多電掉子原隨子核對粉電子鋸的吸災(zāi)引力電子葉之間盟排斥江力其它箱電子講對選定喂電子的排請斥作灣用，屯相當(dāng)握于削弱遣了核驢電荷對該鉆電子丸的吸囑引力脫，這晃種作苗用稱戲為屏栽蔽作懇用或鍋屏蔽盯效應(yīng)菜。有效快核電箱荷數(shù)孔：多電暢子原凱子能娛級：①概念②將原辟子中蹦的電展子分凳組：

●Li●2s●●29（a）右漏邊組骨的電養(yǎng)子對命左邊寶組的修電子桌無屏烘蔽,σ＝0；（b）1s兩個說電子霜之間活的σ＝0.異30；其余鴿同組緣瑞內(nèi)電行子之劉間σ＝0.對35；（c）(n-1)組的肆電子引，對ns或np電子繡的σ＝0.衛(wèi)85；小于(n侄-1襪)各組躁的電刃子，銳對ns或np電子癢的σ＝1；（d）左鍋邊各潑組電巖子，起對nd或nf組電喚子的σ＝1。例題：計凈算鋁剛原子球其它反電子桶對一底個3p電子諸的σ值和E。解：30（3）鉆購穿效廊應(yīng)比較撲電子預(yù)的徑裁向分嘉布鉆穿車能力她大的羨電子志，能遲量低憐。鉆穿跡作用權(quán)：外層外電子及鉆到鳳內(nèi)層初空間拆而靠談近原梯子核昨的現(xiàn)款象。鉆穿舍效應(yīng):由于膏電子毛的鉆渴穿作胞用不迫同，貢而使怪它的蠅能量次發(fā)生變忽化的盟現(xiàn)象扔。解釋觸軌道伍能級壞高低挽和能殖級交款錯：鉆穿奴能力桂：l小的厲電子忍，鉆必穿能沈力大幼。31（4）Co卡tt亡on原子遺軌道譽能級易圖①種Z=鉗1的氫埋原子講，軌妨道能拖級僅遠與n有關(guān)叨。②致Z＝15～20的原廟子，E4s<E3d③校Z縱>2散1的原觸子，E4S>E3d④Z增大知，n相同拘時，l大者篇軌道能猴級高肉。32電子械填充愛順序2-柔2核外益電子沖排布許的原堅則最低黨能量完原理電子納在核窯外排紅布，母盡先占據(jù)循低能立級軌輝道，旱使原諒子的醉能量嗚最低盼。Pa糧ul刷i不相有容原京理每個儲原子掀軌道遠中最?？梢匀菁{風(fēng)兩個辮電子戶，且綢自旋蔽方向相反犬。Hu肚nd規(guī)則電子月在等曲價軌厚道上線分布時，松盡可成能分途占持不同故的軌道,且自尸旋平址行。33半滿跌、全暑滿、申全空步結(jié)構(gòu)并穩(wěn)定箭規(guī)則泊：Z=患26N：1s22s22p3當(dāng)p、d、f軌道翼處于菌全滿、半滿、全配空狀梅態(tài)時臭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定旨。Z=爪71s2s2pFe：1s22s22p63s23p63d64s2電子葛填充漂實例估：注意：先頃按軌躬道能勸級順禽序填優(yōu)充；再把腳主量盤子數(shù)敞由小股到大收排列舞。P9丸2-逮98表3－434元素庭周期馳表（演瑞士蹤蝶、A·W煩er為ne針r，18仙66幣-1陸91乓9）35作業(yè)刃：2熊3犬5錘6傻8駁9淋10謝焦謝序！36最早袋的門爪捷列搞夫元好素周飛期表村（18改69年）將已絮知的63種元叼素排宰列成踢上表姥，預(yù)商測了漠未知抱元素嬌的原抓子量快，留令出空烘位。37后來皮的門讓捷列沖夫元挪素周顯期表38元素敞周期味律：元素摸（單蚊質(zhì)及啞其化殖合物估）的滿性質(zhì)凍，隨賴著Z的遞課增呈替現(xiàn)周匯期性服的變清化的壟規(guī)律晉。如食：（1）原獨子的繩電子較層結(jié)掠構(gòu)（p9青2-旁98，表3－5）①電子錢主等層：K梁L史M懷N貢O杜P擺Q主量瞧子數(shù)睜：1監(jiān)2薦3綢4蘿5跡6醫(yī)7第五們周期5s1多亂，因圓為電況子間這斥力s-遼s犧>邊d-寶d情況釘多，（光舒譜實歌驗結(jié)予果）瞇。②主層戴軌道肉數(shù)n2，可愿容納聲電子桶數(shù)2n2。2-今3原子恐的電據(jù)子層懸結(jié)構(gòu)器和元疼素周宗期系每一陸個周摧期，釣都是動從堿第金屬話開始胖，到益稀有慕氣體錯結(jié)束挪。從左排到右霞元素征的金迎屬性斯降低刺，非搖金屬弊性增嚼強。從左添到右少，最燈高價越氧化憐物的廣堿性啄降低琴，酸康性增校強。④幾個召概念39周期務(wù)數(shù)＝能范級組勸序數(shù)牙＝最掃外層健電子嘉的主倚量子忠數(shù)。各周態(tài)期元里素的斥數(shù)目幫＝相應(yīng)健能級多組中金原子插軌道何容納割電子倉的總梅數(shù)。（2）亮周期貼的劃灰分（殼七個睬）元素搜性質(zhì)臂呈現(xiàn)北周期孩性變株化內(nèi)柱在原告因，漢是由叛于原鎮(zhèn)子的隸電子摸層結(jié)驗構(gòu)呈號現(xiàn)周酸期性拌的變喪化。元素事周期壯系：根據(jù)城元素著周期吳律，量將已僑知元部素組惱成有蛾周期繩性的效體系報。元素引周期艇表：將已議知元尿素按Z的遞海增和腦性質(zhì)違變化飽排列墓成表糞。有70洲0多種綁形式陜，最模常用劉的是羞維爾內(nèi)納長仿式周木期表脂。ns1→ns2np640s區(qū)：ns1－2；p區(qū)：ns2np1－6d區(qū)：(n-1罷)d1－9ns1－2(P陵d無s電子)ds區(qū)：(n-1壇)d10ns1－2f區(qū)：(n-2倒)f1－14(n-1脆)d0－2ns2s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)f區(qū)（3）躺元素魂區(qū)的躺劃分坐（五獎個區(qū)俗）瑞士顯，Al汁fr慌ed芳W憤er誕ne柏r（18探66－19舞19）41（4）埋族的微劃分憐（16個族窄）7個主半族（A）、7個副搏族（B）、Ⅷ族、血零族模。副族玻：d區(qū)（ⅢB～ⅦB和Ⅷ族）族號泥數(shù)＝叉最高您能級矩組中患的電邀子數(shù)主族走：族號策數(shù)=原子鮮最外讓層電育子數(shù)=最高裳正價樓；如：21Sc煤[誤Ar勇]3d14s2ⅢB25Mn頭[面Ar讓]3d54s2ⅦB族26Fe劈燕[船Ar楚]3d64s2Ⅷ族ds區(qū)（ⅠB，ⅡB）族號味數(shù)=最外倒層價連電子襯數(shù)如：29Cu毛[購Ar才]3d104s1ⅠB族30Zn景[A煙r]罩3d104s2ⅡB族按價符層的岸電子憐構(gòu)型付劃分術(shù)。42有效扣核電災(zāi)荷Z*同一優(yōu)族：從上異到下榜，Z*增加敞，但不尋顯著臥?！炷?-腸3元素犬基本視性質(zhì)蜓的周巡壽期性隨著俯原子脖序數(shù)雪遞增鋪，原核子的差有效釀核電糞荷Z*呈現(xiàn)周期性充的變化迫。同一局周期薦：長周雄期：半從左餓到右東，前似半部坑分Z*增加予不多，后半何部分痕顯著鵲增加辟。短周諷期：鞭從左坦到右洞，Z*顯著枕增加紋。d電子偷的σ小433-盈1原子礎(chǔ)半徑喬（r）共價襖半徑范德攝華我半徑金屬遮半徑Cl2、H2……He、Ne做….羊.晶體昆中K、Na腹……比較沖大小鼠：2rv44原子牙半徑砌大小紫的比非較45同一態(tài)周期恥：從左籠到右縮慧電子督層數(shù)卻不變Z*顯著遇增加，r減小淺。稀有報氣體噴，最廉外層點電子感之間允斥力龍大，Z*變小。同一蓮主族魂：從上胃到下湊電子襖層數(shù)填增加為主符，Z*減小般，r增大蝕。（1）r變化廣規(guī)律46（2）澇鑭系勒收縮柳現(xiàn)象原子役半徑旺變化尺趨勢過渡孕元素重：新增迫加的份電子粘依次徹填充每入d軌道殊，Z*減小閘不明珍顯，吼故從左陵到右r緩慢腦減小圓；從喪上到拳下r略有增競大。473-繩2電離甩能（I限/kJ·m也ol-1）基態(tài)見的氣鋒態(tài)原暫子失西去1個電澇子成貼為+1價氣吩態(tài)陽餐離子根所需勁要的魂能量午，稱磁為第永一電逢離能蹦，用I1表示基。由+1價氣奧態(tài)陽兄離子顫再失雄去1個電結(jié)子成缺為+2價氣絞態(tài)陽晉離子攜所需崖要的鳥能量外，稱掏為第堪二電捕離能啞，用I2表示沙。M+(g芒)M2+(g舉)祥+火e-I2<0M形(g圾)M+(g謙)聚+易e-I1例：I的意哭義：I衡量眠“干息態(tài)下蒼”元毀素的迫原子慚失電性子的熱能力踢，I越小腫，越爆容易闖失電泰子。（p1蛋09，表3-軍7）（p1歲11，表3-烘8）48變化塘規(guī)律落：同一漁主族境：從玻上到仰下，賊半徑渣增大委，Z*變小鞋，I1逐漸壩變小段。Cs的最椒小。同一焦周期糊：從捷左到咐右，洪半徑舞減小狼，Z*變大躁，I1逐漸存變大悅。He的最械大。同一教元素降：I1<I2<I3（p1概11，表3-墻8)反常穴現(xiàn)象島：半滿猛、全在滿、間全空還的結(jié)隙構(gòu)穩(wěn)擁定，如失電村子困紅難。N、P、As、Sb、Be、Mg的電考離能駐較大瞇。493-掀3電子蕩親和俊能（E缸/kJ灣·m保ol-1）基態(tài)孫的氣稠態(tài)原酷子獲酷得一境個電團子成雷為-1價氣醬態(tài)陰思離子如時放歇出的漂能量落，稱江為電卷子親猾和能肅。O(g預(yù))+踩e-O-(g頓)E1=14黨1虛kJ.mo墳l-1當(dāng)-1價氣肆態(tài)離尺子再供獲得窯一個跨電子歪時要吹克服纏負電依荷之尿間的獻排斥瓣力，戲所以西吸收份能量趴。O-(g皺)尊+科e蕩-O2-(g廉)E2=久-78青0爐kJ贏.駱m延ol器-1注意療：E的意腫義：主要鄉(xiāng)豐用于津表征傍非金晴屬元乎素得嘗電子插的能昏力。50同一悲周期：從捆左到藍右，Z*增大押，r減小爺，最殼外層壓電子掏數(shù)依槳次增飲多，哨趨向拳