原子結(jié)構(gòu)無機(jī)第一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五道爾頓原子論相對原子質(zhì)量原子的起源和演化原子結(jié)構(gòu)的波爾行星模型氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型基態(tài)原子電子組態(tài)元素周期系元素周期性主要內(nèi)容第二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五重難點(diǎn)1.氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型2.基態(tài)原子電子組態(tài)3.元素周期系4.元素周期性教學(xué)方法第三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

1-1道爾頓原子論化學(xué)原子論的創(chuàng)立化學(xué)原子論的內(nèi)容：

每一種化學(xué)元素有一種原子；同種原子質(zhì)量相同，不同種原子質(zhì)量不同；原子不可再分；一種原子不會轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子；化學(xué)反應(yīng)只是改變了原子的結(jié)合方式，使反應(yīng)前的物質(zhì)變成反應(yīng)后的物質(zhì)。第四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五道爾頓原子論

1805年,道爾頓明確地提出了他的原子論，這個理論的要點(diǎn)有：每一種化學(xué)元素有一種原子；同種原子質(zhì)量相同，不同種原子質(zhì)量不同；原子不可再分;一種原子不會轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子;化學(xué)反應(yīng)只是改變了原子的結(jié)合方式,使反應(yīng)前的物質(zhì)變成反應(yīng)后的物質(zhì)。第五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

道爾頓用自己的原子論導(dǎo)出了倍比定律—若兩種元素化合得到不止一種化合物，這些化合物中的元素的質(zhì)量比存在整數(shù)倍的比例關(guān)系—并用實(shí)驗(yàn)予以證實(shí),例如,他用實(shí)驗(yàn)證實(shí),碳和氧有2種化合物—一氧化碳和二氧化碳,其中碳與氧的質(zhì)量比是4:3和8:3。盡管道爾頓提出了原子量的概念，卻不能正確給出許多元素的原子量。道爾頓武斷地認(rèn)為，可以從“思維經(jīng)濟(jì)原則”出發(fā)，認(rèn)定水分子由1個氫原子和1個氧原子構(gòu)成，因而就定錯了氧的原子量。第六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

道爾頓用來表示原子的符號,是最早的元素符號。圖中他給出的許多分子組成是錯誤的。這給人以歷史的教訓(xùn)——要揭示科學(xué)的真理不能光憑想象，更不能遵循道爾頓提出的所謂“思維經(jīng)濟(jì)原則”,客觀世界的復(fù)雜性不會因?yàn)槿祟惢蚰硞€人主觀意念的簡單化而改變。第七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

道爾頓原子論極大地推動了化學(xué)的發(fā)展，在1818和1826年,瑞典化學(xué)家貝采里烏斯(C-L.Berzelius1779-1848)通過大量實(shí)驗(yàn)正確地確定了當(dāng)時已知化學(xué)元素的原子量，糾正了道爾頓原子量的誤值，為化學(xué)發(fā)展奠定了堅實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)（如表）。第八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五貝采里烏斯原子量(1818和1826)元素道爾頓原子量（1810）貝采里烏斯原子量（1818）貝采里烏斯原子量（1826）現(xiàn)今相對原子質(zhì)量（1997）O71616.02615.9994Cl35.4135.47035.4527F18.73 18.9984032N514.18614.00674S13.032.2 32.23932.066P962.7 31.43630.973761C5.412.512.2512.0107H10.9911.00794As42150.5275.32974.92160Pt100194.4194.753195.078第九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五1-2相對原子質(zhì)量（原子量）元素、原子序數(shù)和元素符號具有一定核電荷數(shù)（等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）的原子稱為一種（化學(xué)）元素。按（化學(xué)）元素的核電荷數(shù)進(jìn)行排序，所得序號叫做原子序數(shù)。每一種元素有一個用拉丁字母表達(dá)的元素符號。在不同場合，元素符號可以代表一種元素，或者該元素的一個原子，也可代表該元素的1摩爾原子。第十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五核素、同位素和同位素豐度核素——具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的原子（的總稱）。元素——具有一定質(zhì)子數(shù)的原子（的總稱）。同位素——質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同的原子（的總稱）。同量異位素——核子數(shù)相同而質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不同的原子（的總稱）。同中素——具有一定中子數(shù)的原子（的總稱）。第十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五穩(wěn)定核素放射性核素單核素元素多核素元素第十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五通常用元素符號左上下角添加數(shù)字作為核素符號.核素符號左下角的數(shù)字是該核素的原子核里的質(zhì)子數(shù)，左上角的數(shù)字稱為該核素的質(zhì)量數(shù)，即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。具有相同核電荷數(shù)、不同中子數(shù)的核素屬于同一種元素，在元素周期表里占據(jù)同一個位置，互稱同位素。第十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五某元素的各種天然同位素的分?jǐn)?shù)組成（原子百分比）稱為同位素豐度。例如，氧的同位素豐度為：f（16O）=99.76%,f（17O）=0.04%f,（18O）=0.20%,而單核素元素，如氟，同位素豐度為f（19F）=100%。有些元素的同位素豐度隨取樣樣本不同而漲落，通常所說的同位素豐度是指從地殼（包括巖石、水和大氣）為取樣范圍的多樣本平均值。若取樣范圍擴(kuò)大，需特別注明。第十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五原子的質(zhì)量以原子質(zhì)量單位u為單位的某核素一個原子的質(zhì)量稱為該核素的原子質(zhì)量。1u等于核素12C的原子質(zhì)量的1/12。有的資料用amu或mu作為原子質(zhì)量單位的符號，在高分子化學(xué)中則經(jīng)常把原子質(zhì)量的單位稱為“道爾頓”（小寫字首的dalton）。1u等于多少?可著取決于對核素12C的一個原子的質(zhì)量的測定。最近的數(shù)據(jù)是：

1u=1.660566（9）×10-24g核素的質(zhì)量與12C的原子質(zhì)量1/12之比稱為核素的相對原子質(zhì)量。核素的相對原子質(zhì)量在數(shù)值上等于核素的原子質(zhì)量，量綱為一。第十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五元素的相對原子質(zhì)量（原子量）元素的相對原子質(zhì)量（長期以來稱為原子量）。根據(jù)國際原子量與同位素豐度委員會1979年的定義，原子量是指一種元素的1摩爾質(zhì)量對核素12C的1摩爾質(zhì)量的1/12的比值。這個定義表明：元素的相對原子質(zhì)量（原子量）是純數(shù)。單核素元素的相對原子質(zhì)量（原子量）等于該元素的核素的相對原子質(zhì)量。多核素元素的相對原子質(zhì)量（原子量）等于該元素的天然同位素相對原子質(zhì)量的加權(quán)平均值。第十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五加權(quán)平均值就是幾個數(shù)值分別乘上一個權(quán)值再加和起來。對于元素的相對原子質(zhì)量（原子量），這個權(quán)值就是同位素豐度。用Ar

代表多核素元素的相對原子質(zhì)量，則：

Ar=ΣfiMr,i

式中：fi

——同位素豐度；Mr,i——同位素相對原子質(zhì)量

第十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五1-3原子的起源和演化宇宙之初氫燃燒、氦燃燒、碳燃燒

α過程、e過程重元素的誕生宇宙大爆炸理論的是非第十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五1-4原子結(jié)構(gòu)的玻爾行星模型氫原子光譜

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。光譜圖就像“指紋”辨人一樣，可以辨別形成光譜的元素。人們用光譜分析發(fā)現(xiàn)了許多元素,如銫、銣、氦、鎵、銦等十幾種。

然而，直到本世紀(jì)初，人們只知道物質(zhì)在高溫或電激勵下會發(fā)光，卻不知道發(fā)光機(jī)理；人們知道每種元素有特定的光譜，卻不知道為什么不同元素有不同光譜。第十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五氫、氦、鋰、鈉、鋇、汞、氖的發(fā)射光譜（從上到下）第二十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五氫光譜是所有元素的光譜中最簡單的光譜。在可見光區(qū)，它的光譜只由幾根分立的線狀譜線組成,其波長和代號如下所示：

譜線HαHβHγHδH…編號(n)12345…波長/nm656.279486.133434.048410.175397.009…不難發(fā)現(xiàn)，從紅到紫,譜線的波長間隔越來越小。ｎ>5的譜線密得用肉眼幾乎難以區(qū)分。1883年，瑞士的巴爾麥（J.J.Balmer1825-1898）發(fā)現(xiàn)，譜線波長(λ)與編號(n)之間存在如下經(jīng)驗(yàn)方程：第二十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

里德堡(J.R.Rydberg1854-1919)把巴爾麥的經(jīng)驗(yàn)方程改寫成如下的形式：常數(shù)Ｒ后人稱為里德堡常數(shù)，其數(shù)值為1.09677×107m-1。

氫的紅外光譜和紫外光譜的譜線也符合里德堡方程，只需將1/22改為1/n12,n1=1,2,3,4;而把后一個n改寫成n2=n1+1,n1+2,…即可。當(dāng)ｎ1=2時,所得到的是可見光譜的譜線,稱為巴爾麥系,當(dāng)n1=3,得到氫的紅外光譜,稱為帕遜系,當(dāng)n1=1,得到的是氫的紫外光譜,稱為來曼系。第二十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五玻爾理論1、行星模型2、定態(tài)假設(shè)3、量子化條件4、躍遷規(guī)則第二十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

當(dāng)n=1時能量最低，此時能量為2.179×10-18J,此時對應(yīng)的半徑為52.9pm,稱為玻爾半徑。第二十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五行星軌道和行星模型是玻爾未徹底拋棄經(jīng)典物理學(xué)的必然結(jié)果，用玻爾的方法計算比氫原子稍復(fù)雜的氦原子的光譜便有非常大的誤差。新量子力學(xué)證明了電子在核外的所謂“行星軌道”是根本不存在的。玻爾理論合理的是：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。這一真理為后來的量子力學(xué)所繼承。玻爾理論的基本科學(xué)思想方法是，承認(rèn)原子體系能夠穩(wěn)定而長期存在的客觀事實(shí)，大膽地假定光譜的來源是核外電子的能量變化，用類比的科學(xué)方法，形成核外電子的行星模型，提出量子化條件和躍遷規(guī)則等革命性的概念。第二十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五§1-5氫原子結(jié)構(gòu)（核外電子運(yùn)動）的量子力學(xué)模型1-5-1波粒二象性物理學(xué)家們把光的粒子說和光的波動說統(tǒng)一起來，提出光的波粒二象性，認(rèn)為光兼具粒子性和波動性兩重性。光的強(qiáng)度：I=h=2/4第二十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五上式等號的成立意味著：I=h=2/4

(1)在光的頻率一定時，光子的密度()與光的振幅的平方(Y2)成正比：∝Y2這就是說，光的強(qiáng)度大，則光子的密度大，光波的振幅也大。

(2)光子的動量(P=mc，E=mc2其中m是光子的質(zhì)量，c是光速)與光的波長(l)成反比：P=mc=E/c=h/c=h/

或=h/P動量是粒子的特性，波長是波的特性，因而上式就是光的波粒二象性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，這表明，光既是連續(xù)的波又是不連續(xù)的粒子流。第二十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五1-5-2德布羅意關(guān)系式

1927年,年輕的法國博士生德布羅意（deBroglie1892-1987）在他的博士論文中大膽地假定：所有的實(shí)物粒子都具有跟光一樣的波粒二象性，引起科學(xué)界的轟動。這就是說，表明光的波粒二象性的關(guān)系式不僅是光的特性，而且是所有像電子、質(zhì)子、中子、原子等實(shí)物粒子的特性。這就賦予這個關(guān)系式以新的內(nèi)涵，后來稱為德布羅意關(guān)系式：=h/P=h/mv按德布羅意關(guān)系式計算的各種實(shí)物粒子的質(zhì)量、速度和波長。第二十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五實(shí)物顆粒的質(zhì)量、速度與波長的關(guān)系實(shí)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第二十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

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。這一關(guān)系式被戴維森和革爾麥的電子衍射實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。第三十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五1-5-3海森堡不確定原理量子力學(xué)論證了，不能用描述宏觀物體運(yùn)動的“軌跡”概念來描述微觀物體的運(yùn)動。所謂“軌跡”，就意味著運(yùn)動中的物體在每一確定的時刻就有一確定的位置。微觀粒子不同于宏觀物體,它們的運(yùn)動是無軌跡的，即在一確定的時間沒有一確定的位置。這一點(diǎn)可以用海森堡不確定原理來說明：對于一個物體的動量(mv)的測量的偏差(mv)和對該物體的位置(x)的測量偏差(x)的乘積處于普朗克常數(shù)的數(shù)量級,即：(x)·(mv)≥h/4＝5.273×10-35kg·m2·s-1第三十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五對于氫原子的基態(tài)電子，玻爾理論得出結(jié)論是：氫原子核外電子的玻爾半徑是52.9pm;它的運(yùn)動速度為2.18×107m/s,相當(dāng)于光速(3×108m/s)的7％。已知電子的質(zhì)量為9.1×10-31kg,假設(shè)我們對電子速度的測量準(zhǔn)確量v=104m/s時，即：

(mv)=9.1×10-31×104kg·m/s

=9.1×10-27kg·m/s這樣,電子的運(yùn)動坐標(biāo)的測量偏差就會大到:

x=5.273×10-35kg·m2·s-1÷9.1×10-27kg·m/s

=5795×10-12m=5795pm這就是說，這個電子在相當(dāng)于玻爾半徑的約110倍(5795/52.9)的內(nèi)外空間里都可以找到,則必須打破軌跡的束縛：宏觀→確定時間→確定位置→軌跡。第三十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五一.波函數(shù)和四個量子數(shù)1.波函數(shù)和薛定諤方程——＋——＋——＝－——（E-V）222x2y2z2h282m——表示微觀粒子運(yùn)動狀態(tài)的波函數(shù)x，y，z——確定微觀粒子位置的三維坐標(biāo)V——電子的勢能；E——電子的總能量；(E-V)為電子的動能薛定諤方程的物理意義：方程的每個合理的解，就是表示電子運(yùn)動的某一穩(wěn)定狀態(tài)。與這個解相應(yīng)的常數(shù)E就是電子在這一穩(wěn)定態(tài)下的總能量。要得到這個方程的合理解就必須引入三個量子數(shù)。用波函數(shù)來表示微觀粒子在三維空間運(yùn)動規(guī)律的式子稱為薛定諤方程用波函數(shù)來表示微觀粒子在三維空間運(yùn)動規(guī)律的式子稱為薛定諤方程1-5-4氫原子的量子力學(xué)模型第三十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五2.四個量子數(shù)<1>主量子數(shù)(n，與能層對應(yīng))取值范圍：n＝1,2,3,…

（只能是正整數(shù)）物理意義：描述電子運(yùn)動的范圍，即通常所說的電子層（能層），決定電子能量的高低。在氫原子中，電子能量為：13.6n2E＝-————eV(n=∞時E=0)通常n＝1,2,3,...的電子層常用符號K，L，M，...表示。<2>角量子數(shù)(l，與能級對應(yīng))取值范圍：l＝0,1,2,3,...n-1物理意義：表示電子軌道的形狀和在多電子原子中和主量子數(shù)一起決定電子的能量。它的取值受n的限制。當(dāng)l＝0,1,2,3,...時的各亞層，相應(yīng)用符號s,p,d,f,...等表示。第三十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五<3>磁量子數(shù)(m，與軌道對應(yīng))取值范圍：m＝0,±1,±2,±3,...±l物理意義：表示電子軌道在空間的伸展方向當(dāng)指明了電子運(yùn)動的三個量子數(shù)n,l,m,電子的空間運(yùn)動狀態(tài)即電子運(yùn)動的軌道也就確定了，所以說，波函數(shù)n,l,m和原子軌道是同義詞當(dāng)n＝2，l=0時，m的取值只能是m=0，所表示的原子軌道是當(dāng)n＝2，l=1時，m的取值可以是-1、0、+1，表示有三個簡并(能量相同的)原子軌道:2,0,0稱S軌道符號：2sS軌道的形狀呈球形對稱2,1,0

；2,1,-1；2,1,1。稱為P軌道符號為：2Px，2Py，2PzP軌道的形狀呈8字形對稱第三十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五<4>自旋量子數(shù)(ms，與自旋狀態(tài)對應(yīng))自旋量子數(shù)不是由氫原子波動方程解出，而是根據(jù)氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)而引入的。因?yàn)殡娮釉诤啿④壍乐羞\(yùn)動時，如果在磁場的作用下，也會發(fā)生能量的微小變化，致使線狀光譜在磁碭中發(fā)生分裂取值范圍：+——，-——1221通常用符號“↑”或“↓”表示物理意義：表示電子在原子軌道中運(yùn)動時的自旋方向。在一個原子中，不可能存在四個量子數(shù)完全相同的電子，因此電子的運(yùn)動狀態(tài)可以用四個量子數(shù)來描述(n,l,m,ms)第三十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五二.波函數(shù)的徑向部分和角度部分描述在三維空間運(yùn)動的波函數(shù)可用球坐標(biāo)來表示為

(r，，)，為了描述方便，可以利用變量分離的方法又可將其表示為：（r，，）＝R(r)·Y(，)R(r)──稱為波函數(shù)的徑向部分，也稱徑向波函數(shù)。描述電子運(yùn)動隨半徑變化分布的波函數(shù)。Y(，)──稱為波函數(shù)的角度部分，也稱角度波函數(shù)。描述電子運(yùn)動隨角度變化分布的波函數(shù)。r通過波函數(shù)的徑向分布圖和角度分布圖，可以直觀形象地說明原子的化學(xué)性質(zhì)。第三十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五1.波函數(shù)的角度分布圖(又稱原子軌道角度分布圖)波函數(shù)的角度分布圖(見P38)只與角量子數(shù)有關(guān)，如2p軌道圖形和3p或4p軌道圖形是一樣的，圖形的形狀與正負(fù)號都是根據(jù)解薛定諤方程式所得波函數(shù)的具體式子得出的。l=0時，稱s軌道，為球形，符號為正。l=1時，稱p軌道，有三個簡并軌道，分別稱為px,py,pz軌道，軌道圖形為兩個對頂?shù)摹扒驓ぁ?，其中坐?biāo)軸方向一邊為正，另一邊為負(fù)。l=2(稱d軌道)時，有五個簡并軌道，軌道形狀和符號見圖1-7(page38)，其他角量子數(shù)的圖形復(fù)雜，原子軌道角度分布圖用于討論分子軌道的形成。+S軌道第三十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第四十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五2.徑向波函數(shù)R(r)圖徑向波函數(shù)R(r)在任意角度隨r變化的圖形與主量子數(shù)有關(guān)，也與角量子數(shù)有關(guān)（見下頁），其特點(diǎn)是：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。第四十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

為了形象化地表示出電子的概率密度分布，可以將其看作為帶負(fù)電荷的電子云。電子出現(xiàn)概率密度大的地方，電子云濃密一些，電子出現(xiàn)概率密度小的地方，電子云稀薄一些。因此，電子云的正確意義并不是電子真的象云那樣分散，不再是一個粒子，而只是電子行為統(tǒng)計結(jié)果的一種形象表示。

電子云圖象中每一個小黑點(diǎn)表示電子出現(xiàn)在核外空間中的一次概率，概率密度越大，電子云圖象中的小黑點(diǎn)越密。三、電子云正如光波一樣，光的強(qiáng)度與振幅的平方││2成正比，而光的強(qiáng)度是由光子密度決定的，所以說光子的密度與振幅的平方成正比，波函數(shù)的平方代表了光的密度。電子的波函數(shù)││2的物理意義是代表電子的概率密度。第四十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五1、電子云的角度部分圖示將角度波函數(shù)Y的絕對值的平方│Y│2作圖，就是電子云的角度分布圖，它與角度波函數(shù)圖形狀相似但瘦些，電子云角度分布圖沒有正負(fù)號，見圖1-5(page34)第四十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五2、電子云的徑向部分圖示

前面我們介紹的R函數(shù)的圖象不重要。但以R函數(shù)為基礎(chǔ)得到的D函數(shù)圖象很重要。D=4pr2R。D函數(shù)的物理意義是離核r“無限薄球殼”里電子出現(xiàn)的概率（概率等于概率密度乘體積，這里的體積就是極薄球殼的體積）。

D值越大表明在這個球殼里電子出現(xiàn)的概率越大。因而D函數(shù)可以稱為電子球面概率圖象（“球面”是“無限薄球殼”的形象語言）。氫原子的電子處于1s,2s,2p,3s,3p,3d等軌道的D函數(shù)圖象第四十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第四十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五我們從圖中看到，D函數(shù)圖象是峰形的，峰數(shù)恰等于相應(yīng)能級的主量子數(shù)n和角量子數(shù)l之差（n–l）。特別要指出的是，氫原子的1s電子的D函數(shù)圖象表明，該電子在離核52.9pm的球殼內(nèi)出現(xiàn)的幾率是最大的。52.9pm正好是玻爾半徑ao這就表明，玻爾理論說1s電子在52.9pm的圓形線性軌道上運(yùn)行的結(jié)論是對氫原子核外基態(tài)電子運(yùn)動的一種近似描述，而新量子力學(xué)則說，1s電子在原子核外任何一個點(diǎn)上都可能出現(xiàn)，只是在離核52.9pm的球殼內(nèi)（不再是線性軌道）出現(xiàn)的幾率最大第四十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五3、電子云在空間的取向

s電子是球形的，s電子的電子云圖象是球形對稱的，不存在取向問題。

p、d、f電子則與s電子不同。量子力學(xué)的結(jié)論是：p電子有3種取向，它們相互垂直（正交），分別叫px、py和pz電子。d電子有5種取向，分別叫dz2、dx2–y2、dxy、dxz和dyz。f電子有7種取向。

換句話說，第一能層只有1個“軌道”——1s軌道；第二能層有4個“軌道”——2s軌道、2px軌道、2py軌道、2pz軌道；……，第n能層有n2個“軌道”。第四十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五電子運(yùn)動狀態(tài)特點(diǎn)小結(jié)1.表征微觀粒子某些性質(zhì)的物理量是不連續(xù)的如能量，光子。它只能取某一最小數(shù)值的整倍數(shù)，這一最小數(shù)值稱為量子。2.微觀粒子運(yùn)動具有波粒二象性它的位置和動量不能同時準(zhǔn)確測量，電子的運(yùn)動狀態(tài)是用波函數(shù)來描述的，是通過解薛定諤方程得到的，要表示電子的運(yùn)動狀態(tài)，必須用到四個量子數(shù)（n,l,m,ms）。描述電子運(yùn)動的每一種空間狀態(tài)n,l,m，又形象地稱為電子的運(yùn)動軌道。第四十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五3.波函數(shù)原子軌道電子云的區(qū)別和聯(lián)系波函數(shù)n,l,m

表示電子的運(yùn)動軌道它又稱原子軌道,如1s,2Px。波函數(shù)可分解為徑向波函數(shù)和角度函數(shù)數(shù)，它們的分布圖有正負(fù)號部分。││2表示電子出現(xiàn)的概率密度電子云是用小黑點(diǎn)的濃稀不同來形象表示電子在空間出現(xiàn)的概率密度的大小，電子云也可用徑向分布圖[D(r)-r]和角度分布圖Y2(，)來表示，它們的圖形沒有正負(fù)號。第五十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第五十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五§1-6基態(tài)原子組態(tài)（電子排布）1.構(gòu)造原理

1）多電子原子的能級除氫(及類氫原子)外的多電子原子中核外電子不止一個，不但存在電子與原子核之間的相互作用，而且還存在電子之間的相互作用。

a屏蔽效應(yīng)

如：鋰原子核外的三個電子是1s22s1我們選定任何一個電子，其處在原子核和其余兩個電子的共同作用之中，且這三個電子又在不停地運(yùn)動，因此，要精確地確定其余兩個電子對這個電子的作用是很困難的。我們用近似的方法來處理。第五十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五其余兩個電子對所選定的電子的排斥作用，認(rèn)為是它們屏蔽或削弱了原子核對選定電子的吸引作用。這種其余電子對所選定的電子的排斥作用，相當(dāng)于降低了部分核電荷（）對指定電子的吸引力，稱為屏蔽效應(yīng)。

—“屏蔽常數(shù)”或?qū)⒃泻穗姾傻窒牟糠帧?/p>

Z-=Z*

Z*—有效核電荷第五十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五b斯萊特規(guī)則他由光譜數(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。

這樣能量公式為：第五十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五從能量公式中可知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。例：求算基態(tài)鉀原子的4s和3d電子的能量。(此題從填充電子的次序來看,最后一個電子是填入3d軌道,還是4s軌道)K1s22s22p63s23p63d1

3d=181=18,Z*=19-18=1K1s22s22p63s23p64s14s=101+80.85=16.8,Z*=2.2第五十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五c鉆穿效應(yīng)為什么電子在填充時會發(fā)生能級交錯現(xiàn)象？這是因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)）?？蓮膱D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。第五十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五2）構(gòu)造原理大量實(shí)驗(yàn)與理論研究表明，如果假定每個電子的運(yùn)動是獨(dú)立的，又假定所有電子的相互作用力可以集中到原子核上，如同在原子核上添加一份負(fù)電荷，那么，氫原子電子運(yùn)動狀態(tài)——能層、能級、軌道和自旋——的概念可以遷移到多電子原子上描述其電子運(yùn)動狀態(tài)，但對基態(tài)原子，必須遵循如下原理：第五十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

(1)泡利原理——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?；?，在一個軌道里最多只能容納2個電子，它們的自旋方向相反。

(2)洪特規(guī)則——基態(tài)多電子原子中同一能級的軌道能量相等，稱為簡并軌道；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。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。第五十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第五十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五(3)能量最低原理——基態(tài)原子是處于最低能量狀態(tài)的原子。能量最低原理認(rèn)為，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)。隨核電荷數(shù)遞增，大多數(shù)元素的電中性基態(tài)原子的電子按如下順序填入核外電子運(yùn)動軌道，叫做構(gòu)造原理。第六十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五基態(tài)原子的核

外

電

子

填

充

順

序

圖

IA-IIAIIIA-VIIIAIIIB-VIIIBLa系周期IB-IIBAc系76543214f1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p6d5d4d3d5f第六十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五隨核電荷數(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，... ?第六十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五基態(tài)原子電子排布周期系中有約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，常見元素是：

元素按構(gòu)造原理的組態(tài) 實(shí)測組態(tài)

(24Cr)1s22s22p63s23p63d44s2

1s22s22p63s23p63d54s1(29Cu)1s22s22p63s23p63d94s2

1s22s22p63s23p63d104s1(42Mo)1s22s22p63s23p63d104s24p64d45s2

1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s1(47Ag)1s22s22p63s23p63d104s24p64d95s2

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1

(79Au)1s2···4s24p64d104f145s25p65d96s1

1s2···4s24p64d104f145s25p65d106s1

第六十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五鉻和鉬的組態(tài)為(n-1)d5ns1,而不是(n-1)d4ns2,這被稱為“半滿規(guī)則”——5個d軌道各有一個電子,且自旋平行。但同族的鎢卻符合構(gòu)造原理，不符合“半滿規(guī)則”。不過，某些鑭系元素和錒系元素也符合“半滿規(guī)則”——以7個f軌道填滿一半的(n-2)f7構(gòu)型來代替(n-2)f8。因此，總結(jié)更多實(shí)例，半滿規(guī)則還是成立。銅銀金基態(tài)原子電子組態(tài)為(n-1)d10ns1,而不是(n-1)d9ns2,這被總結(jié)為“全滿規(guī)則”?？疾熘芷诒砜砂l(fā)現(xiàn)，第5周期有較多副族元素的電子組態(tài)不符合構(gòu)造原理，多數(shù)具有5s1的最外層構(gòu)型,尤其是鈀(4d105s0)，是最特殊的例子。這表明第五周期元素的電子組態(tài)比較復(fù)雜，難以用簡單規(guī)則來概括。第六十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第五周期過渡金屬原子的4d能級和5s能級的軌道能差別較小，導(dǎo)致5s1構(gòu)型比5s2構(gòu)型的能量更低。第六周期，其過渡金屬的電子組態(tài)多數(shù)遵循構(gòu)造原理，可歸咎為6s能級能量降低、穩(wěn)定性增大，與這種現(xiàn)象相關(guān)的還有第6周期p區(qū)元素的所謂“6s2惰性電子對效應(yīng)”。6s2惰性電子對效應(yīng)：是因隨核電荷增大，電子的速度明顯增大，這種效應(yīng)對6s電子的影響尤為顯著，這是由于6s電子相對于5d電子有更強(qiáng)的鉆穿效應(yīng)，受到原子核的有效吸引更大。這種效應(yīng)致使核外電子向原子核緊縮，整個原子的能量下降。6s2惰性電子對效應(yīng)對第六周期元素許多性質(zhì)也有明顯影響，如原子半徑、過渡后元素的低價穩(wěn)定性、汞在常溫下呈液態(tài)等等。第六十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五實(shí)驗(yàn)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。我國著名化學(xué)家徐光憲將電中性原子和正離子的電子組態(tài)的差異總結(jié)為：基態(tài)電中性原子的電子組態(tài)符合(n+0.7l)的順序,基態(tài)正離子的電子組態(tài)符合(n+0.4l)的順序（n和l分別是主量子數(shù)和角量子數(shù)）。第六十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五1氫H1s12氦He1s23鋰Li[He]2s14鈹Be[He]2s25硼B(yǎng)[He]2s22p16碳C[He]2s22p27氮N[He]2s22p38氧O[He]2s22p49氟F[He]2s22p510氖Ne

1s22s22p611鈉Na[Ne]3s112鎂Mg[Ne]3s213鋁Al[Ne]3s23p114硅Si[Ne]3s23p2

15磷P[Ne]3s23p3

16硫S [Ne]3s23p4

17氯Cl[Ne]3s23p5

18氬Ar1s22s22p63s23p6

19鉀K[Ar]4s120鈣Ca[Ar]4s221鈧Sc[Ar]3d14s222鈦Ti[Ar]3d24s223釩V[Ar]3d34s224鉻Cr*[Ar]3d54s125錳Mn[Ar]3d54s226鐵Fe[Ar]3d64s227鈷Co[Ar]3d74s228鎳Ni[Ar]3d84s2表：基態(tài)電中性原子的電子組態(tài)第六十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五1-7元素周期系1869年，俄國化學(xué)家門捷列夫在總結(jié)對比當(dāng)時已知的60多種元素的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素之間的本質(zhì)聯(lián)系：按原子量遞增把化學(xué)元素排成序列，元素的性質(zhì)發(fā)生周期性的遞變。這就是元素周期律的最早表述。

1911年,年輕的英國人莫塞萊在分析元素的特征X射線時發(fā)現(xiàn)，門捷列夫化學(xué)元素周期系中的原子序數(shù)不是人們的主觀賦值，而是原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)。隨后的原子核外電子排布理論則揭示了核外電子的周期性分層結(jié)構(gòu)。因而，元素周期律就是：隨核內(nèi)質(zhì)子數(shù)遞增，核外電子呈現(xiàn)周期性排布，元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性遞變。第六十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五元素周期性的內(nèi)涵極其豐富，具體內(nèi)容不可窮盡，其中最基本的是：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)。自從1869年門捷列夫給出第一張元素周期表的100多年以來，至少已經(jīng)出現(xiàn)700多種不同形式的周期表。人們制作周期表的目的是為研究周期性的方便。研究對象不同，周期表的形式就會不同。第六十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五門捷列夫短式周期表H

LiBeBCNOF

NaMgAlSiPSCl

KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBr

RbSrYZrNbMoTcRuRhPdAgCdInSnSbTeI

CsBaLaHfTaWReOsIrPtAuHgTlPbBi

第七十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律是對元素之間存在本質(zhì)聯(lián)系，即“元素是一個大家族”的信念的推動。這種信念比起前人發(fā)現(xiàn)某些元素可以歸為一族(如堿金屬、鹵素等)是質(zhì)的飛躍。正因?yàn)橛羞@種信念，門捷列夫按原子量把當(dāng)時已知元素排列起來，發(fā)現(xiàn)某些元素的位置跟信念中的周期性矛盾時，敢于懷疑某些元素的原子量測錯了，敢于改正某些元素的化合價，敢于為某些沒有發(fā)現(xiàn)的元素留下空位。為了證明元素周期律，門捷列夫設(shè)計并進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)，重新測定并糾正了某些原子量。相比之下,與門捷列夫同時發(fā)現(xiàn)元素性質(zhì)是原子量的函數(shù)的德國人邁爾(J.L.Meyer,1830-1895）卻沒有這樣足夠的膽量。第七十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

可見，正確的世界觀對于發(fā)現(xiàn)和發(fā)明有多么深刻的指導(dǎo)性的意義。后來歷史證實(shí)了門捷列夫在他的周期表中留下空格所預(yù)言的幾種元素(如鍺、鎵)的存在,補(bǔ)充了門捷列夫沒有預(yù)言的稀有氣體、鑭系以及第七周期元素,并揭示了原子核外電子組態(tài)的周期發(fā)展是周期律的原因。元素周期律是20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要理論依據(jù)之一，它對元素及其化合物的性質(zhì)有預(yù)測性，為尋找并設(shè)計具特殊性質(zhì)的新化合物有很大指導(dǎo)意義，極大地推動了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。元素周期系與周期律是量變引起質(zhì)變。門捷列夫周期律是人類認(rèn)識史和科學(xué)史上劃時代的偉大發(fā)現(xiàn)。第七十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五“長式”周期表——每個周期占一個橫排。這種三角形周期表能直觀地看到元素的周期發(fā)展，但不易考察縱列元素（從上到下）的相互關(guān)系，而且由于太長，招致排版和印刷的技術(shù)困難。第七十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

寶塔式或滴水鐘式周期表。這種周期表的優(yōu)點(diǎn)是能夠十分清楚地看到元素周期系是如何由于核外電子能級的增多而螺旋性發(fā)展的，但它們的每個橫列不是一個周期，縱列元素的相互關(guān)系也不容易看清。第七十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第七十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五維爾納長式周期表:是由諾貝爾獎得主維爾納（AlfredWerner1866-1919）首先倡導(dǎo)的，長式周期表是目前最通用的元素周期表。它的結(jié)構(gòu)如下：

(1)周期:維爾納長式周期表分主表和副表。主表中的1—5行分別是完整的第1，2，3，4，5周期，但是，第6、7行不是完整的第6、7周期，其中的鑭系元素和錒系元素被分離出來，形成主表下方的副表。

第一周期只有2個元素，叫特短周期，它的原子只有s電子；第二、三周期有8個元素，叫短周期，它們的原子有s電子和p電子；第四、五周期有18個元素，叫長周期，它們的原子除鉀和鈣外有s、p電子還有d電子；第六周期有32個元素，叫特長周期，它的原子除銫和鋇外有s、d、p電子還有f電子；第七周期是未完成周期。第七十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五（2）列：維爾納長式元素周期表有18列(縱列)。例如第1列為氫鋰鈉鉀銣銫鈁，第2列為鈹鎂鈣鍶鋇鐳，…第8列為鉻鉬鎢，第9列為錳锝錸，…等等。（3）族

我國采用美國系統(tǒng)，用羅馬數(shù)碼標(biāo)記，如：IA、…VIIB等等，而且，第8-10列叫第VIII族不叫VIIIB，第18列叫0族,但“0”不是自然數(shù),也不是羅馬數(shù)碼。

A族：周期表最左邊的兩個縱列是IA和IIA主族；周期表最右邊的6個縱列從左到右分別是IIIA，IVA，VA，VIA，VIIA主族和0(零)族。第七十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五主族元素的原子在形成化學(xué)鍵時只使用最外層電子(ns和/或np)，不使用結(jié)構(gòu)封閉的次外層電子。從這個特征看，零族元素也屬于主族元素。IA、IIA和VII族元素分稱堿金屬、堿土金屬和鹵素，這些術(shù)語早于發(fā)現(xiàn)周期系。零族元素的確認(rèn)在發(fā)現(xiàn)周期系之后，曾長期叫惰性氣體（inertgases），直到60年代才發(fā)現(xiàn)它也能形成傳統(tǒng)化合物，改稱稀有氣體（noblegases或raregases）。主族常用相應(yīng)第二周期元素命名，如硼族、碳族、氮族，氧族等。此外，還常見到源自門捷列夫周期表的鎵分族(鎵銦鉈)、鍺分族(鍺錫鉛)、砷分族(砷銻鉍)、硫分族（硫硒碲）等術(shù)語。第七十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五B族：從周期表左邊第3縱列開始有10個縱列，每個縱列3個元素(包括第七周期元素應(yīng)是4個元素)，從左到右的順序是IIIB，IVB，VB，VIB，VIIB，VIII，IB，IIB。族序數(shù)與該族元素最高氧化態(tài)對應(yīng)(有少數(shù)例外，如銅銀金)；

VIII族是3個縱列9個元素，是狹義的“過渡元素”(這個概念是門捷列夫提出來的)。副族常以相應(yīng)第四周期元素命名，分稱鈧副族、鈦副族、釩副族，...等等;但VIII族中的鐵鈷鎳(第四周期元素)又稱鐵系元素，釕銠鈀鋨銥鉑(第五、六周期元素)則總稱鉑系元素。廣義的過渡元素是指除主族元素外的所有其他元素。第七十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五(4)區(qū)長式周期表的主表從左到右可分為s區(qū)，d區(qū)，ds區(qū)，p區(qū)4個區(qū)，有的教科書把ds區(qū)歸入d區(qū)；副表(鑭系和錒系)是f區(qū)元素第八十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

(5)非金屬三角區(qū)

周期系已知112種元素中只有21種非金屬（包括稀有氣體），它們集中在長式周期表p區(qū)右上角三角區(qū)內(nèi)。準(zhǔn)金屬非金屬金屬處于非金屬三角區(qū)邊界上的元素兼具金屬和非金屬的特性，有時也稱“半金屬”或“準(zhǔn)金屬”，例如，硅是非金屬，但其單質(zhì)晶體為具藍(lán)灰色金屬光澤的半導(dǎo)體，鍺是金屬，卻跟硅一樣具金剛石型結(jié)構(gòu)，也是半導(dǎo)體;又例如，砷是非金屬，氣態(tài)分子為類磷的As4，但有金屬型的同素異形體，銻是金屬，卻很脆，電阻率很高，等等，半金屬的這類兩面性的例子很多。第八十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五1-8元素周期性

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)。1.原子半徑原子的大小可以用“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。第八十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第八十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五我們通常是用實(shí)驗(yàn)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。第八十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五2.電離能氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的能量叫做第一電離能。

一般用In作為電離能的符號，n=1，2，3，...分別叫第一電離能、第二電離能、第三電離能，...。

實(shí)質(zhì)上，電離能是原子或離子的能量與它失去電子得到的產(chǎn)物的能量之差,如:

A(g)→A+(g)+eI1=DE=E(A+)–E(A)

A+(g)→A2+(g)+eI2=DE=E(A2+)–E(A+)

除氫原子和類氫原子外，所有多電子原子（或離子）的電離能跟“離去電子”的“軌道能”并不恰好相等。圖：第一電離能的周期性第八十五頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第八十六頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

圖中給出了周期系各元素第一的電離能的周期性變化。從圖中可見：

(1)每個周期的第一個元素(氫和堿金屬)第一電離能最小，最后一個元素(稀有氣體)的第一電離能最大。

(2)從第一周期到第六周期，元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)從小到大的周期性變化，而且，隨周期序數(shù)增大，在大體上呈現(xiàn)第一電離能變小的趨勢（He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn第一電離能逐個降低，H、Li、Na、K、Rb、Cs的第一電離能也逐個降低，盡管后幾個堿金屬的電離能相差不大——K：418.6；Rb：402.9；Cs：375.6；Fr：約375kJ/mol）。

第一電離能大小是堿金屬最活潑而稀有氣體最不活潑的最主要原因。第八十七頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

(3)同一短周期從左到右第一電離能并非單調(diào)地增大。例如：第二周期硼的第一電離能比鈹?shù)男。霈F(xiàn)一個鋸齒形變化；隨后的氧的第一電離能比氮小，又出現(xiàn)一個鋸齒形。第三周期鋁和鎂、硫和磷之間也同樣出現(xiàn)2個鋸齒。同周期的前一鋸齒是由于Be、Mg的離去電子是相對穩(wěn)定的已充滿的ns電子，需要提供額外的能量；同周期的后一鋸齒是由于N、P的離去電子是相對穩(wěn)定的半充滿的np3能級，需要提供額外的能量，導(dǎo)致第二個鋸齒。第八十八頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五(4)同一長周期從左到右第一電離能的變化情況比較復(fù)雜，但總的看來，其中過渡金屬(d區(qū)和ds區(qū))的第一電離能差別較小，而過渡后(p區(qū)元素)電離能差別較大。

前者主要是由于過渡金屬半徑差別不大，后一元素多一個d電子和前一元素少一個d電子對最外層的s電子的軌道能的影響不很大。后者主要是由于離去電子為p電子，p電子構(gòu)型變化時能量差別較大。第八十九頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五(5)第六周期從左到右第一電離能變化分四個階段。第一階段Cs→Ba→La電離能增大，這跟前幾個周期沒有差別。第二階段從La→Lu，是鑭系元素隨核電荷遞增電子填充在倒數(shù)第三層的4f能級，原子半徑減小得很慢，最外層電子的軌道能變化很小，因此它們的第一電離能盡管也隨原子序數(shù)增大逐漸增大，但幅度相對于d區(qū)元素來說彼此差別很小。第三階段是d區(qū)，從左到右第一電離能的增大比前兩個周期顯著得多，這是主要是由于鑭系收縮引起原子半徑相對收縮而有效核電荷增大。其中汞的第一電離能明顯地高，很好地解釋了汞的不活潑性。第四階段（p區(qū)）第一電離能的的變化幅度也因此而相對變小。第九十頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五第九十一頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五3.電子親和能

氣態(tài)電中性基態(tài)原子獲得一個電子變?yōu)闅鈶B(tài)一價負(fù)離子放出的能量叫做電子親和能。負(fù)離子再得到一個電子的能量變化叫做第二電子親和能。電子親和能常以E為符號，單位為kJ/mol(或eV——電子伏特)。例如，F(xiàn)的電子親和能為322kJ/mol,即3.399eV，H的電子親和能為72.9kJ/mol，即0.754eV；O的電子親和能為141kJ/mol，而O的第二電子親和能為–780kJ/mol。電子親和能和電離能的數(shù)符(正負(fù)號)的取值規(guī)則是不同的（跟熱力學(xué)的規(guī)定正相反）,取正值的電子親和能是體系放出能量,而取正值的電離能卻是體系吸收能量,這是在應(yīng)用時要特別注意的地方。第九十二頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五表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 – – –第九十三頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五從上表可見，隨核電荷遞增或同族元素從上到下，電子親和能的變化情況并不單調(diào)，比較復(fù)雜。例如，從左到右，B→C→N→O和Al→Si→P→S，電子親和能的變化都呈波浪形發(fā)展，從上到下地看，第二周期元素的電子親和能竟出乎意料地小。氯的電子親和能反而是諸元素中電子親和能最大的。氮的電子親和能是負(fù)值也很難理解，難道氮原子沒有獲得電子變成負(fù)離子的能力？堿金屬的電子親和能比許多非金屬的電子親和能大。電子親和能的大小并不能直接反映元素的非金屬性的大小。第九十四頁，共一百零一頁，編輯于2023年，星期五

4.電負(fù)性

1932年，泡林提出電負(fù)性的概念，用來確定化合物中的原子對電子吸引能力的相對大?。╟）。例如，在HF分子中有一對共用電子對H:F事實(shí)表明，HF分子是極性分子，氫原子帶正電（d+），氟原子帶負(fù)電（d–），表明氟原子吸引電子的能力大于氫原子，即氟的電負(fù)性比氫的電負(fù)性大。

一個物理概念，確立概念和建立標(biāo)度常常是兩回事。同一個物理量，標(biāo)度不同，數(shù)值不同。電負(fù)性可以通過多種實(shí)驗(yàn)的和理論的方法來建立標(biāo)度。最經(jīng)典的電負(fù)性標(biāo)度是泡林標(biāo)度。假定氟的