1、2022-3-17無機化學(xué)第一節(jié)原子與元素第一節(jié)原子與元素第五章第五章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期性原子結(jié)構(gòu)和元素周期性 第一節(jié)第一節(jié) 原子與元素原子與元素2022-3-17無機化學(xué)5-1-3 原子軌道能級原子軌道能級5-1-3 原子軌道能級原子軌道能級日光通過棱鏡分光，可得到紅、橙、黃、日光通過棱鏡分光，可得到紅、橙、黃、綠、青、藍、紫連續(xù)變化的譜帶綠、青、藍、紫連續(xù)變化的譜帶裝有低壓高純裝有低壓高純H2(g)的放電管所發(fā)出的光的放電管所發(fā)出的光,通過棱鏡分光后，在可見光區(qū)波長范圍內(nèi)，通過棱鏡分光后，在可見光區(qū)波長范圍內(nèi)，可以觀察到不連續(xù)的四條譜線可以觀察到不連續(xù)的四條譜線aa為連續(xù)光譜為連續(xù)光譜氫

2、原子光譜氫原子光譜 nm 410.2 434.1 486.1 656.3aa H H H H為帶狀光譜為帶狀光譜2022-3-17無機化學(xué)氫原子中的電子在原子核周圍有確定半徑氫原子中的電子在原子核周圍有確定半徑和能量的圓形軌道中運動。電子在這些軌和能量的圓形軌道中運動。電子在這些軌道上運動不吸收能量或放出能量道上運動不吸收能量或放出能量波爾氫原子模型波爾氫原子模型nEn/J1-2.179 10-18 2-5.45 10-19 3-2.42 10-19 4-1.36 10-19 5 -8.72 10-20 6-6.05 10-20 n越小越小, 離核越近離核越近, 軌道能量越低軌道能量越低, 勢

3、能值越負勢能值越負n2022-3-17無機化學(xué)處于激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定，要跳回到能量處于激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定，要跳回到能量較低的軌道較低的軌道, 以光的形式放出能量以光的形式放出能量(即光譜即光譜譜線對應(yīng)的能量譜線對應(yīng)的能量) 正常狀態(tài)下，原子中的電子盡可能在離核正常狀態(tài)下，原子中的電子盡可能在離核最近、能量最低的軌道上運動最近、能量最低的軌道上運動(基態(tài)基態(tài))波爾氫原子模型波爾氫原子模型基態(tài)基態(tài) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)(電子處于能電子處于能 量較高的狀態(tài)量較高的狀態(tài))吸收能量吸收能量(躍遷躍遷)放出能量放出能量En(2)-En(1)=h h Planck常數(shù)常數(shù) 光的頻率光的頻率2022-3-17無機化學(xué)

4、 -0.445 -0.605 -0.872 -1.36 -2.42 -5.45 -21.79E/10-19J7 6 5 4 3 2 1n121.6nm120.6nm97.25nm94.98nm93.78nm93.14nm656.5nm486.1nm434.1nm410.2nm397.2nmH H H H H 如如氫原子光譜中的氫原子光譜中的H線線 En2-En1= h h Planck常數(shù)常數(shù) 光的頻率光的頻率= = = 4.57 1014s-1 En3-En2 -2.42 10-19J- (-5.45 10-19J) h 6.626 10-34Js 32= = = 656.5nm 32 4.

5、57 1014s-1 c(光速光速) 3 108ms-1 2022-3-17無機化學(xué)嚴(yán)重的局限性。只能解釋單電子原子嚴(yán)重的局限性。只能解釋單電子原子(或或 離子離子)光譜的一般現(xiàn)象，不能解釋多電子光譜的一般現(xiàn)象，不能解釋多電子 原子光譜原子光譜成功地解釋了氫原子和類氫原子成功地解釋了氫原子和類氫原子(如如He+、 Li2+)的光譜現(xiàn)象的光譜現(xiàn)象, 推動了原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展推動了原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展 波爾氫原子模型波爾氫原子模型波爾理論的缺陷，促使人們?nèi)パ芯亢徒ú柪碚摰娜毕荩偈谷藗內(nèi)パ芯亢徒?立能描述原子內(nèi)電子運動規(guī)律的量子力立能描述原子內(nèi)電子運動規(guī)律的量子力 學(xué)原子模型學(xué)原子模型2022-3-17無

6、機化學(xué)第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)的近代概念第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)的近代概念第五章第五章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期性原子結(jié)構(gòu)和元素周期性 第二節(jié)第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)的近代概念原子結(jié)構(gòu)的近代概念 2022-3-17無機化學(xué)原子結(jié)構(gòu)的近代概念原子結(jié)構(gòu)的近代概念電子的波粒二象性電子的波粒二象性概率和概率密度概率和概率密度原子軌道原子軌道電子云電子云量子數(shù)量子數(shù)2022-3-17無機化學(xué)5.2.1 電子的波粒二象性電子的波粒二象性 20世紀(jì)初人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，光不僅有微粒的性質(zhì)，而且世紀(jì)初人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，光不僅有微粒的性質(zhì)，而且有波動的性質(zhì)，即具有波粒二象性。有波動的性質(zhì)，即具有波粒二象性。 1924年，年，Louis de Brogli

7、e(德布羅意德布羅意)認為：認為：質(zhì)量為質(zhì)量為m, 運動速度為運動速度為的粒子，相應(yīng)的波長為：的粒子，相應(yīng)的波長為：=h/m=h/p，h=6.62610-34Js，Plank常量。常量。 1927年，年，Davissson和和Germer應(yīng)用應(yīng)用Ni晶體進行電晶體進行電子衍射實驗，證實電子具有子衍射實驗，證實電子具有波動性。波動性。2022-3-17無機化學(xué)5.2.2 概率和概率密度概率和概率密度概率：概率：電子在原子核外空間某處出現(xiàn)的機率。電子在原子核外空間某處出現(xiàn)的機率。 量子力學(xué)認為，原子中個別電子運動的軌量子力學(xué)認為，原子中個別電子運動的軌跡是無法確定的，亦即沒有確定的軌道，這一跡是無

8、法確定的，亦即沒有確定的軌道，這一點是與經(jīng)典力學(xué)有原則的差別。但是原子中電點是與經(jīng)典力學(xué)有原則的差別。但是原子中電子在原子核外的分布還是有規(guī)律的：核外空間子在原子核外的分布還是有規(guī)律的：核外空間某些區(qū)域電子出現(xiàn)的概率較大，而另一些區(qū)域某些區(qū)域電子出現(xiàn)的概率較大，而另一些區(qū)域電子出現(xiàn)的概率較小。電子出現(xiàn)的概率較小。概率密度：概率密度：電子在原子核外空間某處單位體電子在原子核外空間某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率。積內(nèi)出現(xiàn)的概率。2022-3-17無機化學(xué)5.2.3 原子軌道原子軌道1. 波函數(shù)波函數(shù)Schrdinger方程VEhmzyx222222228常數(shù)：Planckh：勢能V：能量E波函數(shù)： ：質(zhì)

9、量m：空間直角坐標(biāo)zyx,2022-3-17無機化學(xué)直角坐標(biāo)直角坐標(biāo)( x,y,z)與球坐標(biāo)與球坐標(biāo)(r,)的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換 222zyxrcosrz qsinsinry qcossinrxqq, , rzyx q,YrR2022-3-17無機化學(xué) 在量子力學(xué)中是用波函數(shù)和與其對應(yīng)的在量子力學(xué)中是用波函數(shù)和與其對應(yīng)的能量來描述微觀粒子的運動狀態(tài)的能量來描述微觀粒子的運動狀態(tài)的. 原子中電子的波函數(shù)原子中電子的波函數(shù)既然是描述電子云既然是描述電子云運動狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達式運動狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達式,而且又是空間坐標(biāo)的而且又是空間坐標(biāo)的函數(shù)函數(shù),其空間圖象可以形象地理解為電子運動其空間圖象可以形象地理解為電子運

10、動的空間范圍的空間范圍,俗稱俗稱”原子軌道原子軌道”.為了避免與經(jīng)為了避免與經(jīng)典力學(xué)中的玻爾軌道相混淆典力學(xué)中的玻爾軌道相混淆,又稱為原子軌函又稱為原子軌函(原子軌道函數(shù)之意原子軌道函數(shù)之意),亦即波函數(shù)的空間圖象亦即波函數(shù)的空間圖象就是原子軌道就是原子軌道,原子軌道的數(shù)學(xué)表達式就是波原子軌道的數(shù)學(xué)表達式就是波函數(shù)函數(shù).2022-3-17無機化學(xué)波函數(shù)的物理意義波函數(shù)的物理意義2 ：原子核外出現(xiàn)電子的概率密度。 電子云是電子出現(xiàn)概率密度的形象化描述。 1s (b) 1s )a (2界面圖電子云的圖及電子云的r2022-3-17無機化學(xué)2. 原子軌道角度分布圖原子軌道角度分布圖 將波函數(shù)的角度分

11、布部分（Y）作圖，所得的圖象就稱為原子軌道的角度分布圖。原子軌道的角度分布圖。 如氫原子的1s軌道的波函數(shù)為： 1s = (1 /a03)1/2 e-r/a0其中徑向部分為：R10(r) = 2(1/a0)3/2*e-r/a0角度部分為： Y00 = (1/4)1/22022-3-17無機化學(xué))0(p2mz為例以qqcos43)(Y02/-02/30)()1(621)( areararR其中qcos)(214102/-030p2arearaz對于對于2p軌道軌道2022-3-17無機化學(xué)qqqcosAcos43),(Yx,yz+306010.8660.50-0.5-1A0.866A 0.5A0

12、-0.5A-Ao0o30o60o90o120qqcoso180zY2p2022-3-17無機化學(xué)2022-3-17無機化學(xué)5.2.4 電子云電子云1. 概率密度概率密度 在光的波動方程中，代表電磁波的電磁場強度。由于：光的強度光子數(shù)目/V（體積）=光子密度而光的強度又與電磁場強度（）的絕對值成正比：光的強度|2 所以，光子密度是與|2成正比的。同理，在原子核外某處空間，電子出現(xiàn)的概率密度（）也是和電子在該處的強度（）的絕對值平方成正比的： |22022-3-17無機化學(xué)2. 電子云電子云 為了形象地表示核外電子運動的概率分布情況，化學(xué)上慣用小黑點分布的疏密表示電子出現(xiàn)概率密度的相對大小。小黑點

13、較密的地方，表示概率密度較大，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的機會多。用這種方法來描述電子在核外出現(xiàn)的概率密度分布所得的空間圖象稱為電子云電子云。2022-3-17無機化學(xué) 既然概率密度可直接用|2來表示，那么以|2作圖可得到電子云的近似圖像。為作圖方便講|2分為角度部分|Y|2和徑向部分R2。|Y|2的圖像稱為電子云角度分布圖。2022-3-17無機化學(xué) 電子云角度分布圖與原子軌道角電子云角度分布圖與原子軌道角度分布圖相似，但有兩點不同：度分布圖相似，但有兩點不同：(1)原子軌道分布圖有正、負之分，而原子軌道分布圖有正、負之分，而電子云角度分布圖均為正值；電子云角度分布圖均為正值；(2)電子云角度分布圖

14、比原子軌道角度電子云角度分布圖比原子軌道角度分布圖瘦些，這是因為分布圖瘦些，這是因為Y值小于值小于1，所，所以以|Y|2更小。更小。2022-3-17無機化學(xué)2d3zn=3, l=2, m=02022-3-17無機化學(xué)22d3yx n=3, l=22022-3-17無機化學(xué)n=3, l=2xyd32022-3-17無機化學(xué)xzd3n=3, l=22022-3-17無機化學(xué)yzd3n=3, l=22022-3-17無機化學(xué)5.2.5 量子數(shù)量子數(shù)1. 主量子數(shù)（主量子數(shù)（n）主量子數(shù)(n) 1 2 3 4 5電子層：第一層 第二層 第三層 第四層 第五層 電子層符號： K L M N On值越小

15、，該電子層離核越近，其能級越低。值越小，該電子層離核越近，其能級越低。n值越大，該電子層離核越遠，其能級越高。值越大，該電子層離核越遠，其能級越高。主量子數(shù)(n)為正整數(shù)。2022-3-17無機化學(xué)2. 副量子數(shù)（副量子數(shù)（l） n值確定后，副量子數(shù)(l)可為零到(n-1)的正整數(shù)。其中每一個l值代表一個電子亞層，也代表原子軌道的一種形狀。副量子數(shù)（l）： 0 1 2 3 4 5電子亞層符號： s p d f g h 對于多電子來說，同一電子層中的對于多電子來說，同一電子層中的l值越值越小，該電子亞層的能級越低。小，該電子亞層的能級越低。2022-3-17無機化學(xué)3. 磁量子數(shù)磁量子數(shù)(m)

16、磁量子數(shù)(m)的取值決定于l值，可取(2l+1)個從-l到+l（包括零在內(nèi)）的整數(shù)。每一個m值代表一個具有某種空間取向的原子軌道。4.自旋量子數(shù)自旋量子數(shù)(ms) 自旋量子數(shù)(ms)只有+1/2或-1/2 這兩個數(shù)值，其中每一個值表示電子的一種自旋方向（如順時針或逆時針方向）。2022-3-17無機化學(xué)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 原子結(jié)構(gòu)和元素周期性原子結(jié)構(gòu)和元素周期性 第三節(jié)第三節(jié) 原子中電子的分布原子中電子的分布 2022-3-17無機化學(xué)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5-3-1 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

17、理泡利不相容原理每一個原子軌道，最多每一個原子軌道，最多只能容納兩個自旋方向相反的電子只能容納兩個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，電子盡可原子為基態(tài)時，電子盡可能地分布在能級較低的軌道上，使原子處于能地分布在能級較低的軌道上，使原子處于能級最低狀態(tài)能級最低狀態(tài).洪德規(guī)則洪德規(guī)則在同一亞層的等價軌道中電子在同一亞層的等價軌道中電子盡可能地單獨分布在不同的軌道上盡可能地單獨分布在不同的軌道上, 且自旋方且自旋方向相同向相同.如如7N 1s22s22p31s 2s 2p2022-3-17無機化學(xué)5-3-2多電子原子軌道的能級多電子原子軌道的能級5-3-2 多電子原子軌道的能

18、級多電子原子軌道的能級6s 5s 4s 3s 2s 1s6p 5p 4p 3p 2p5d 4d 3d4fPONMLK1s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s1. 能級能級KLMNOP3. 同一原子，不同電子亞層有能級同一原子，不同電子亞層有能級交錯現(xiàn)象交錯現(xiàn)象 如如E5s E4d E5p 2. 同一電子層：同一電子層： Ens Enp End Enf 近似能級圖近似能級圖2022-3-17無機化學(xué)它是從周期系中各元素原子軌道圖中歸它是從周期系中各元素原子軌道圖中歸納出的一般規(guī)律納出的一般規(guī)律,不能反映每種元素原子不能反映每種元素原子軌道能級的相對高低軌道能級的相對高低, 所

19、以是近似的。所以是近似的。對近似能級圖的幾點說明對近似能級圖的幾點說明只能反映同一原子內(nèi)各原子軌道能級的只能反映同一原子內(nèi)各原子軌道能級的相對高低相對高低, 不能比較不同元素原子軌道。不能比較不同元素原子軌道。 只能反映同一原子外電子層中原子軌道只能反映同一原子外電子層中原子軌道 能級的相對高低，不能反映內(nèi)電子層中能級的相對高低，不能反映內(nèi)電子層中 原子軌道能級的相對高低。原子軌道能級的相對高低。電子在軌道上的能級與原子序數(shù)有關(guān)。電子在軌道上的能級與原子序數(shù)有關(guān)。2022-3-17無機化學(xué)5-5- - 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

20、(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，根據(jù)泡利道順序圖，根據(jù)泡利不相容原理、能量最不相容原理、能量最低原理、洪德規(guī)則，低原理、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 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 核外電子填入軌道的順序核外電子填入軌道的順序2022

21、-3-17無機化學(xué)19種元素原子的外層電子分布有例外種元素原子的外層電子分布有例外 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)時時, 原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定原子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定 例外的還有：例外的還有： 41Nb、 44Ru、 45Rh、 57La、 58

22、Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、 93Np2022-3-17無機化學(xué)基態(tài)原子的價層電子構(gòu)型基態(tài)原子的價層電子構(gòu)型價層價層價電子所在的亞層價電子所在的亞層 價層電子構(gòu)型價層電子構(gòu)型指價層的電子分布式指價層的電子分布式AA0一一1 1s1AAAAAA2 1s2二二3456789 10三三11 12BBBB BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56

23、 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86ns12 (n-1)d19ns12 ns2np16(n-1)d10ns122022-3-17無機化學(xué)5-3-4 簡單基態(tài)陽離子的電子分布簡單基態(tài)陽離子的電子分布基態(tài)原子外層電子填充順序：基態(tài)原子外層電子填充順序： ns (n-2)f (n-1)d np 價電子電離順序：價電子電離順序： np ns (n-1)d (n-2)f5-3-4 簡單基態(tài)陽離子的電子分布簡單基態(tài)陽離子的電子分布例例 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 或或 Ar 3d64s2 Fe2+ 1s22s22p63s

24、23p63d6 或或 Ar 3d6原子實原子實原子中除去最高能級組以外原子中除去最高能級組以外 的原子實體的原子實體經(jīng)驗規(guī)律經(jīng)驗規(guī)律2022-3-17無機化學(xué)5-3-5元素周期系與核外電子分布元素周期系與核外電子分布的關(guān)系的關(guān)系A(chǔ)A0一一1 AAAAAA2 二二3456789 10三三11 12B BB B BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71* 72

25、73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86七七87 88 103*104 105 106 107 108 109 110 111 1125-3-5元素周期系與核外電子分布的關(guān)系元素周期系與核外電子分布的關(guān)系鑭系鑭系57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71錒系錒系89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99100 101 102103Sddspfns12 (n-1)d19ns12 (n-1)d10ns12ns2np16 (n-2)f014(n-1)d02ns2 最后一個電子一般填入次外層最

26、后一個電子一般填入次外層d亞層亞層 區(qū)區(qū)最后一個電子一般填入次外層最后一個電子一般填入次外層d亞層亞層最后一個電子填入最后一個電子填入s亞層亞層 2022-3-17無機化學(xué)AA0一一1 AAAAAA2 二二3456789 10三三11 12BBBB BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71* 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

27、83 84 85 86七七87 88103*104 105 106 107 108 109 110 111 1125-3-5元素周期系與核外電子分布的關(guān)系元素周期系與核外電子分布的關(guān)系鑭系鑭系57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71錒系錒系89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99100 101 102103Sddspfns12 (n-1)d19ns12 (n-1)d10ns12ns2np16 (n-2)f014(n-1)d02ns2 區(qū)區(qū)最后一個電子填入外層最后一個電子填入外層p亞層亞層最后一個電子一般填入外數(shù)第三層最后一

28、個電子一般填入外數(shù)第三層 f 亞層亞層2022-3-17無機化學(xué)5-3-5元素周期系與核外電子分布的關(guān)系元素周期系與核外電子分布的關(guān)系區(qū)區(qū)根據(jù)最后一個電子填入的亞層確定根據(jù)最后一個電子填入的亞層確定最后一個電子填入的亞層最后一個電子填入的亞層區(qū)區(qū)最外層的最外層的 s 亞層亞層s最外層的最外層的 p 亞層亞層p一般為次外層的一般為次外層的 d 亞層亞層d一般為次外層的一般為次外層的 d 亞層亞層, 且為且為d10ds一般為外數(shù)第三層的一般為外數(shù)第三層的 f 亞層亞層f2022-3-17無機化學(xué)5-3-5元素周期系與核外電子分布的關(guān)系元素周期系與核外電子分布的關(guān)系族族根據(jù)區(qū)和最外層、次外層電子數(shù)確

29、定根據(jù)區(qū)和最外層、次外層電子數(shù)確定區(qū)區(qū)族族s、p主族主族(A)，族數(shù)最外層電子數(shù)，族數(shù)最外層電子數(shù)d副族副族(B) 族數(shù)族數(shù)(最外層次外層最外層次外層d)電子數(shù)電子數(shù)ds副族副族(B)，族數(shù)最外層電子數(shù)，族數(shù)最外層電子數(shù)f鑭系、錒系鑭系、錒系 2022-3-17無機化學(xué)5-3-元素周期表元素周期表5-3-6 元素周期表元素周期表元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、區(qū)、族周期、區(qū)、族)取決于該元素原子核外電子的分布取決于該元素原子核外電子的分布例例 20Ca寫出電子排布式寫出電子排布式 1s22s22p63s23p64s2周期數(shù)電子層數(shù)周期數(shù)電子層數(shù) 第四周期第四周期最后一個電子填入最后

30、一個電子填入s亞層亞層s區(qū)元素區(qū)元素族數(shù)最外層電子數(shù)族數(shù)最外層電子數(shù)2AA Ca 為第為第四四周期、周期、A族元素族元素2022-3-17無機化學(xué)元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、區(qū)、族周期、區(qū)、族)取決于該元素原子核外電子的分布取決于該元素原子核外電子的分布例例 24Cr寫出電子排布式寫出電子排布式 1s22s22p63s23p63d54s1周期數(shù)電子層數(shù)周期數(shù)電子層數(shù) 第四周期第四周期最后一個電子填入次外層最后一個電子填入次外層d亞層亞層 d區(qū)元素區(qū)元素族數(shù)族數(shù)(最外層最外層+次外層次外層d)電子數(shù)電子數(shù) (1+5)=6B B Cr 為第為第四四周期、周期、 B族元素族元素202

31、2-3-17無機化學(xué)元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、區(qū)、族周期、區(qū)、族)取決于該元素原子核外電子的分布取決于該元素原子核外電子的分布例例 47Ag寫出電子排布式寫出電子排布式 Kr4d105s1周期數(shù)電子層數(shù)周期數(shù)電子層數(shù) 第五周期第五周期最后一個電子填入次外層最后一個電子填入次外層d亞層，亞層， 而而d電子數(shù)為電子數(shù)為10 ds區(qū)元素區(qū)元素族數(shù)最外層電子數(shù)族數(shù)最外層電子數(shù)1 IB Ag 為第為第五五周期、周期、 IB族元素族元素2022-3-17無機化學(xué)元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、區(qū)、族周期、區(qū)、族)取決于該元素原子核外電子的分布取決于該元素原子核外電子的分布例例

32、 已知某副族元素已知某副族元素A原子，最后一個電子原子，最后一個電子 填入填入3d軌道，族號軌道，族號3電子排布式電子排布式 1s22s22p63s23p63d14s2周期數(shù)電子層數(shù)周期數(shù)電子層數(shù)=4最后一個電子填入次外層最后一個電子填入次外層d亞層亞層 為為d區(qū)元素，最外層電子數(shù)區(qū)元素，最外層電子數(shù)2族數(shù)電子數(shù)族數(shù)電子數(shù)(最外層最外層+次外層次外層d) 3 則則d d電子數(shù)電子數(shù)=3- -2=1 2022-3-17無機化學(xué)第四節(jié)原子性質(zhì)的周期性第四節(jié)原子性質(zhì)的周期性第五章第五章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期性原子結(jié)構(gòu)和元素周期性 第四節(jié)第四節(jié) 原子性質(zhì)的周期性原子性質(zhì)的周期性 2022-3-17無機化

33、學(xué)原子的電子層結(jié)構(gòu)隨核電荷的遞原子的電子層結(jié)構(gòu)隨核電荷的遞增呈周期性變化，促使原子的某些增呈周期性變化，促使原子的某些性質(zhì)呈周期性變化性質(zhì)呈周期性變化 如如 原子半徑、電離能、原子半徑、電離能、 電子親合能、電子親合能、 電負性電負性2022-3-17無機化學(xué)5-1 原子半徑原子半徑5-1 原子半徑原子半徑共價半徑共價半徑兩個相同原子形成共價鍵兩個相同原子形成共價鍵 時，其核間距離的一半時，其核間距離的一半定義定義d = 198pm r(Cl) = 99pmd = 154pm r(C) = 77pm2022-3-17無機化學(xué)5-1 原子半徑原子半徑金屬半徑金屬半徑金屬單質(zhì)晶體中，兩個相鄰金屬單

34、質(zhì)晶體中，兩個相鄰 金屬原子核間距離的一半金屬原子核間距離的一半定義定義d = 256pm r(Cu) = 128pm2022-3-17無機化學(xué)5-1 原子半徑原子半徑范德華半徑范德華半徑分子晶體中，兩個相鄰分子晶體中，兩個相鄰 分子核間距離的一半分子核間距離的一半定義定義d = 320pm r(Ne) = 160pm2022-3-17無機化學(xué)變化規(guī)律變化規(guī)律IAIA0一一 H 37IIAAIVIVAAVIAVIAAHe 122二二 Li 152Be 111B 88C 77N 70O 66F 64Ne 160三三Na 168Mg 160BIVIVBVB VIBBIB IIBAl 143Si 1

35、17P 110S 104Cl 99Ar 191四四 K 227Ca 197Sc 161Ti 145V 132Cr 125Mn 124Fe 124Co 125Ni 125Cu 128Zn 133Ga 122Ge 122As 121Se 117Br 114Kr 198五五Rb 248Sr 215Y 181Zr 160Nb 143Mo 136Tc 136Ru 133Rh 135Pa 138Ag 144Cd 149In 163Sn 141Sb 141Te 137I 133Xe 217六六Cs 265Ba 217La 173Hf 159Ta 143W 137Re 137Os 134Ir 136Pt 13

36、6Au 144Hg 160Tl 170Pb 175Bi 155Po 153At Rn非金屬為共價半徑、金屬為金屬半徑、非金屬為共價半徑、金屬為金屬半徑、稀有氣體為范德華半徑稀有氣體為范德華半徑2022-3-17無機化學(xué)260 210 160 110 60原子半徑原子半徑/pm族號族號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, 原子半徑略有減小。原子半徑略有減小。IB族開始，反而有所增加族開始，反而有所增加2022-3-17無機化學(xué)鑭系元素鑭系元素, 自左到右自左到右, 隨核電荷的增加隨核電荷的增加, 原原子半徑子半徑總的趨勢緩慢減小總的趨勢緩慢減小

37、，即鑭系收縮，即鑭系收縮210 200 190 180 170原子半徑原子半徑/pm原子序數(shù)原子序數(shù)銪銪 4f76s22022-3-17無機化學(xué)260 210 160 110 60原子半徑原子半徑/pm族號族號由于鑭系收縮，至使后面五、六周由于鑭系收縮，至使后面五、六周期同族元素期同族元素(如如Zr與與Hf、Nb與與Ta、 Mo與與W)性質(zhì)極為相似性質(zhì)極為相似2022-3-17無機化學(xué)260 210 160 110 60原子半徑原子半徑/pm族號族號同一主族元素，自上往下，原子半同一主族元素，自上往下，原子半徑逐漸增大徑逐漸增大2022-3-17無機化學(xué)260 210 160 110 60原子

38、半徑原子半徑/pm族號族號同一副族元素同一副族元素(除除BB外外),自上往下自上往下,原子半徑一般略有增大。五原子半徑一般略有增大。五、六周六周期同族元素原子半徑十分相似期同族元素原子半徑十分相似2022-3-17無機化學(xué)5-2 電離能和電子親合能電離能和電子親合能5-2 電離能和電子親合能電離能和電子親合能第一電離能第一電離能(I1)基態(tài)的中性氣態(tài)原子失去一基態(tài)的中性氣態(tài)原子失去一個電子形成氣態(tài)陽離子所需的能量個電子形成氣態(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)陽離子失的氣態(tài)陽離子失去一個

39、電子形成氧化數(shù)為去一個電子形成氧化數(shù)為 +2的氣態(tài)陽離子所需的氣態(tài)陽離子所需的能量的能量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)原子失去電子變?yōu)闅鈶B(tài)陽離子，基態(tài)氣態(tài)原子失去電子變?yōu)闅鈶B(tài)陽離子，克服核電荷對電子的引力所消耗的能量克服核電荷對電子的引力所消耗的能量電離能電離能(I)2022-3-17無機化學(xué)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，克服核電荷對電子的引力所消耗的能量服核電荷對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.

40、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2022-3-17無機化學(xué)電離能電離能(I)2160 1860 1560 1260 960 660 360I1/(kJmol-1)原子序數(shù)原子序數(shù)HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一周期主族元素，從左到同一周期主族元素，從

41、左到右，電離能逐漸增大右，電離能逐漸增大同一周期副族元素，從左到同一周期副族元素，從左到右，電離能變化不規(guī)律右，電離能變化不規(guī)律2022-3-17無機化學(xué)電離能電離能(I)2160 1860 1560 1260 960 660 360I1/(kJmol-1)原子序數(shù)原子序數(shù)HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一主族元素，從上往下，電同一主族元素，從上往下，電離能逐漸減小離能逐漸減小同一副族元素，從上往下，電同一副族元素，從上往下，電離能略有增大離能略有增大2022-3-17無機化學(xué)第一電子親合能第一電子親合能(EA1)基態(tài)氣態(tài)原子得基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)陰離子所放出

42、的能量到一個電子形成氣態(tài)陰離子所放出的能量 O(g) + e- O- -(g) EA1=-141 kJmol-1 第二電子親合能第二電子親合能(EA2)氧化數(shù)為氧化數(shù)為-1的氣的氣態(tài)陰離子得到一個電子形成氧化數(shù)為態(tài)陰離子得到一個電子形成氧化數(shù)為-2的的氣態(tài)陰離子所放出的能量氣態(tài)陰離子所放出的能量O-(g) + e- O2-(g) EA2=+780 kJmol-1其余依次類推其余依次類推.基態(tài)氣態(tài)原子得到電子變?yōu)闅鈶B(tài)陰離子，基態(tài)氣態(tài)原子得到電子變?yōu)闅鈶B(tài)陰離子，所放出的能量。所放出的能量。電子親合能電子親合能(EA)電子親合能用來衡量電子親合能用來衡量氣態(tài)氣態(tài)原子得電子的難易原子得電子的難易 電子

43、親合能代數(shù)值越電子親合能代數(shù)值越小小, 原子越原子越易易得到電子得到電子2022-3-17無機化學(xué)5-4-3 電負性電負性5-3 電負性電負性(p) 分子中元素原子吸引電子的能力以最分子中元素原子吸引電子的能力以最活潑非金屬元素原子活潑非金屬元素原子p(F)=4.0為基礎(chǔ)，計為基礎(chǔ)，計算其它元素原子的電負性值。算其它元素原子的電負性值。電負性越電負性越大大, 元素原子吸引電子能力越元素原子吸引電子能力越強強, 即元素原子越即元素原子越易易得到電子得到電子,越越難難失去電子；失去電子；電負性越電負性越小小, 元素原子吸引電子能力越元素原子吸引電子能力越弱弱, 即元素原子越即元素原子越難難得到電子

44、得到電子,越越易易失去電子。失去電子。 2022-3-17無機化學(xué)電負性電負性AA一一 H 2.1AAAAAA二二 Li 1.0Be 1.5B 2.0C 2.5N 3.0O 3.5F 4.0三三Na 0.9Mg 1.2BB B B BBBAl 1.5Si 1.8P 2.1S 2.5Cl 3.0四四 K 0.8Ca 1.0Sc 1.3Ti 1.5V 1.6Cr 1.6Mn 1.5Fe 1.8Co 1.9Ni 1.9Cu 1.9Zn 1.6Ga 1.6Ge 1.8As 2.0Se 2.4Br 2.8五五Rb 0.8Sr 1.0Y 1.2Zr 1.4Nb 1.6Mo 1.8Tc 1.9Ru 2.2R

45、h 2.2Pa 2.2Ag 1.9Cd 1.7In 1.7Sn 1.8Sb 1.9Te 2.1I 2.5六六 Cs 0.7Ba 0.9Lu 1.2Hf 1.3Ta 1.5W 1.7Re 1.9Os 2.2Ir 2.2Pt 2.2Au 2.4Hg 1.9Tl 1.8Pb 1.9Bi 1.9Po 2.0At 2.2說明：說明：1. 鮑林電負性是一個相對值鮑林電負性是一個相對值, 無單位無單位 2. 現(xiàn)已有多套電負性數(shù)據(jù)現(xiàn)已有多套電負性數(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)2022-3-17無機化學(xué)4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5p原子序數(shù)原子序數(shù)HLiFNaBrClKIRbAtCs 同一周期，從左到右同一周期，從左到右, 電負性逐漸增大電負性逐漸增大 同一主族，從上到下同一主族，從上到下, 電負性逐漸減小電負性逐漸減小 同一副族，從上到下同一副族，從上到下, BB BB電負性逐漸減小，電負性逐漸減小，BBBB電負性逐漸增大電負性逐漸增大2022-3-17無機化學(xué)5-4-4元素氧化數(shù)元素氧化數(shù)5-4 元素的氧化數(shù)元素的氧化