原子结构、元素周期表.ppt

2020年2月5日星期三 1 武威六中2010 03 第五讲原子结构 2020年2月5日星期三 氢原子光谱和玻尔理论 1897年 英国物理学家汤姆逊发现了电子 并确认电子是原子的组成部分 1911年 英国物理学家卢瑟福在 粒子散射实验的基础上 提出了行星式原子轨道模型 原子像一个行星系 中心有一个体积很小却几乎集中了原子全部质量的带正电荷的原子核 而带负电荷的电子在核外空间绕核高速运动 就像行星围绕着太阳运动 1913年 年轻的丹麦物理学家玻尔在卢瑟福的原子结构模型的基础上 应用普朗克的量子论和爱因斯坦的光子学说建立了玻尔原子结构模型 成功地解释了氢光谱 推动了原子结构理论的发展 2020年2月5日星期三 一 氢原子光谱 人们用眼睛能观察到的可见光的波长范围是400 760nm 一束白光通过石英棱镜时 不同波长的光由于折射率不同 形成红 橙 黄 绿 青 蓝 紫等没有明显分界线的彩色带状光谱 这种带状光谱称为连续光谱 2020年2月5日星期三 二 玻尔理论 玻尔的原子结构模型的基本要点如下 1 电子只能在某些特定的圆形轨道上绕核运动 在这些轨道上运动的电子既不放出能量 也不吸收能量 2 电子在不同轨道上运动时 它的能量是不同的 电子在离核越远的轨道上运动时 其能量越高 在离核越近的轨道上运动时 其能量越低 轨道的这些不同的能量状态称为能级 其中能量最低的状态称为基态 其余能量高于基态的状态称为激发态 2020年2月5日星期三 原子轨道的能量是量子化的 氢原子轨道的能量为 3 当电子在能量不同的轨道之间跃迁时 原子就会吸收能量或放出能量 当电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时 原子以光的形式释放出能量 释放出光的频率与轨道能量间的关系为 2020年2月5日星期三 三 原子核外电子排布 1 电子云为了形象化地表示出电子的概率密度分布 可以将其看作为带负电荷的电子云 电子出现概率密度大的地方 电子云浓密一些 电子出现概率密度小的地方 电子云稀薄一些 因此 电子云的正确意义并不是电子真的象云那样分散 不再是一个粒子 而只是电子行为统计结果的一种形象表示 电子云图象中每一个小黑点表示电子出现在核外空间中的一次概率 概率密度越大 电子云图象中的小黑点越密 处于不同状态的电子的电子云图像具有不同的特征 2020年2月5日星期三 电子云图 2020年2月5日星期三 电子云在核外空间扩展程度 一般而言 扩展程度越大的电子云所对应的电子具有较高的能量状态 反之则电子的能量较低 这可以用能层的概念来概括 核外电子是按能量大小分层 能量由低到高 分别称为K L M N O P Q 能层 或者叫第一 第二能层 2020年2月5日星期三 2电子云的形状分别称为s电子云 球形 p电子云 双纺锤形 d电子云 多纺锤形 f电子云 形状更为复杂 处在第一能层的电子的电子云只有一种形状 球形1s电子 处在第二能层的电子的电子云有2种形状 2s电子和2p电子 处在第三能层的电子有3种形状 3s电子 3p电子和3d电子 处在第四能层的电子有4种形状 4s电子 4p电子 的4d电子和4f电子 为了方便起见 我们用能级一词来表达处在一定能层而又具有一定形状电子云的电子 例如1s能级 3d能级 4f能级等 2020年2月5日星期三 电子云在空间的取向 s电子是球形的 s电子的电子云图象是球形对称的 不存在取向问题 p d f电子则与s电子不同 量子力学的结论是 p电子有3种取向 它们相互垂直 正交 分别叫px py和pz电子 d电子有5种取向 分别叫dz2 dx2 y2 dxy dxz和dyz f电子有7种取向 2020年2月5日星期三 四个量子数在量子力学中用来描述原子内核外电子运动的状态 或分布情况 根据量子力学处理结果和有关实验表明 对原子核外电子的运动状态采用四个量子数来描述才较为合理 四个量子数 2020年2月5日星期三 核外电子的能层 能级 轨道和自旋是核外电子的4个基本特征 它们分别对应于4个量子数的可能取值 与能层对应的量子数叫主量子数n 与能级对应的量子数叫角量子数l 与轨道对应的量子数叫磁量子数m 与电子的自旋状态对应的量子数叫自旋量子数ms 2020年2月5日星期三 1 主量子数 n 主量子数是描述核外电子距离核的远近 电子离核由近到远分别用数值n 1 2 3 有限的整数来表示 而且 主量子数决定了原子轨道能级的高低 n越大 电子的能级越大 能量越高 n是决定电子能量的主要量子数 n相同 原子轨道能级相同 在氢原子或类氢离子中 电子的能量完全由主量子数n决定 2020年2月5日星期三 一个n值表示一个电子层 与各n值相对应的电子层符号如下 2020年2月5日星期三 角量子数l决定原子轨道 电子云 的形状 它的取值为0 1 2 n 1 在多电子原子中 当n相同而l不同时 电子的能量还有差别 又常将一个电子层分为几个亚层 当l 0 1 2 3时 分别称为s p d f亚层 n 1时 l 0 K层只有s亚层 n 2时 l 0 1 L层有s p亚层 n 3时 l 0 1 2 M层有s p d亚层n 4时 l 0 1 2 3 N层有s p d f亚层 2 角量子数 l 2020年2月5日星期三 在多电子原子中 也决定着原子轨道的能量 当n相同时 随l的增大 原子轨道的能量升高 l的数值不同 原子轨道或电子云的形状就不同 l的取值受的限制 可以取从0到n 1的正整数 2020年2月5日星期三 每个值代表一个亚层 第一电子层只有一个亚层 第二电子层有两个亚层 以此类推 亚层用光谱符号等表示 角量子数 亚层符号及原子轨道形状的对应关系如下 2020年2月5日星期三 同一电子层中 随着l的增大 原子轨道能量也依次升高 即Ens Enp End Enf 即在多电子原子中 角量子数与主量子数一起决定电子的能级 每一个值表示一种形状的电子云 与主量子数决定的电子层间的能量差别相比 角量子数决定的亚层间的能量差要小得多 2020年2月5日星期三 2020年2月5日星期三 磁量子数 m 磁量子数m决定原子轨道在空间的取向 它的取值为 因此有2l 1种取向 l 0时 m只能取0 s亚层只有1个轨道 l 1时 m可取 1 0 1 p亚层有3个轨道 同理 d亚层有5个轨道 f亚层有7个轨道 磁量子数不影响原子轨道的能量 n和l相同 但m不同的各原子轨道的能量相同 称为简并轨道或等价轨道 2020年2月5日星期三 综上所述 用 n l m三个量子数即可决定一个特定原子轨道的大小 形状和伸展方向 n l和m的关系 2020年2月5日星期三 电子层 电子亚层 原子轨道与量子数之间的关系 2020年2月5日星期三 自旋量子数 ms 电子除了绕核运动外 还存在自旋运动 描述电子自旋运动的量子数还称为自旋量子数 由于电子有两个相反的自旋运动 因此自旋量子数取值为 1 2和 1 2 符号用 和 表示 2020年2月5日星期三 总结 三个量子数 n l m 可以描述核外电子的空间运动状态 原子轨道 四个量子数 n l m ms 可以描述核外电子的完整运动状态 对于每一固定的层 轨道可能数为n2 状态数为2n2 2020年2月5日星期三 1 n 1 l 1 m 02 n 2 l 0 m 13 n 3 l 3 m 34 n 4 l 3 m 2 例 判断有无以下的电子运动状态 2020年2月5日星期三 例用四个量子数描述n 4 l 3的所有电子的运动状态 解 l 3对应的有m 0 1 2 3 共7个值 即有7条轨道 每条轨道中只能容纳两个自旋量子数分别为 1 2和 1 2的自旋方向相反的电子 所以有2 7 14个运动状态不同的电子 分别用n l m ms描述如下 2020年2月5日星期三 n l m ms4301 243 11 24311 243 21 24321 243 31 24331 2 n l m ms430 1 243 1 1 2431 1 243 2 1 2432 1 243 3 1 2433 1 2 2020年2月5日星期三 基态原子的核外电子排布遵守泡利不相容原理 能量最低原理和洪德规则 1 泡利不相容原理 在一个原子中 不可能存在四个量子数完全相同的两个电子 由泡利不相容原理 可知一个原子轨道最多只能容纳两个电子 而且这两个电子的自旋必须相反 五 基态原子的核外电子排布 2020年2月5日星期三 2 能量最低原理 在不违背泡利不相容原理的前提下 核外电子总是尽可能排布在能量最低的轨道上 当能量最低的轨道排满后 电子才依次排布在能量较高的轨道上 2020年2月5日星期三 2020年2月5日星期三 2020年2月5日星期三 2020年2月5日星期三 2020年2月5日星期三 2020年2月5日星期三 3 洪德规则 电子在简并轨道上排布时 总是以自旋相同的方式分占尽可能多的轨道 作为洪德规则的补充 简并轨道在全充满 半充满和全空时是比较稳定的 2020年2月5日星期三 2S 2P 1S 2020年2月5日星期三 基态原子电子组态 2020年2月5日星期三 电子排布式 按电子在原子核外各亚层中分布的情况 在亚层符号的右上角注明排列的电子数 例如 其电子排布式为 又如 其电子排布式为 2020年2月5日星期三 15磷P Ne 3s23p316硫S Ne 3s23p417氯Cl Ne 3s23p518氩Ar1s22s22p63s23p619钾K Ar 4s120钙Ca Ar 4s221钪Sc Ar 3d14s222钛Ti Ar 3d24s223钒V Ar 3d34s224铬Cr Ar 3d54s125锰Mn Ar 3d54s226铁Fe Ar 3d64s227钴Co Ar 3d74s228镍Ni Ar 3d84s2 1氢H1s12氦He1s23锂Li He 2s14铍Be He 2s25硼B He 2s22p16碳C He 2s22p27氮N He 2s22p38氧O He 2s22p49氟F He 2s22p510氖Ne1s22s22p611钠Na Ne 3s112镁Mg Ne 3s213铝Al Ne 3s23p114硅Si Ne 3s23p2 2020年2月5日星期三 实验表明 当电中性原子失去电子形成正离子时 总是首先失去最外层电子 因此 副族元素基态正离子的电子组态不符合构造原理 例如 元素电中性原子正离子价电子组态 最外层电子数 Fe3d64s2Fe2 3d6 14e Fe3 3d5 13e Cu3d104s1Cu 3d10 18e Cu2 3d9 17e 我国著名化学家徐光宪将电中性原子和正离子的电子组态的差异总结为 基态电中性原子的电子组态符合 n 0 7l 的顺序 基态正离子的电子组态符合 n 0 4l 的顺序 n和l分别是主量子数和角量子数 基态离子的电子组态 2020年2月5日星期三 屏蔽效应和穿透效应 一 屏蔽效应在多电子原子中 每个电子不仅受到原子核的吸引 而且还受到其他电子的排斥 电子之间的排斥作用与原子核对电子的吸引作用相反 因此其他电子的存在必然会减弱原子核对电子的吸引力 由于电子都在高速地运动着 要准确地确定电子之间的排斥作用是不可能的 通常采用一种近似处理方法 把其他电子对某个指定电子的排斥作用简单地看成是部分地抵消掉核电荷对此电子的吸引 这种将其他电子对某个指定电子的排斥作用归结为抵消了部分核电荷的作用称为屏蔽效应 2020年2月5日星期三 考虑到屏蔽效应 原子核作用在指定电子的核电荷从Z减小到Z 其中 为其他电子抵消的核电荷 称为屏蔽常数 剩余的核电荷称为有效核电荷数 用Z 表示 作用在电子i上的有效核电荷为 式中 为电子j对电子i的屏蔽常数 2020年2月5日星期三 1 右边组内的电子对左边组内的电子没有屏蔽作用 屏蔽常数为0 2 1s组内电子之间的屏蔽常数为0 30 其余各组内电子之间的屏蔽常数均为0 35 3 对于ns np组内的电子 n 1各组内电子对它的屏蔽常数为0 85 n 2及更内层的各组内的电子对它的屏蔽常数为1 00 4 对于nd或nf组内电子 处在左边各组内的电子对它的屏蔽常数均为1 00 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 2020年2月5日星期三 1 分组 1S 2S 2P 3S 3P 3d 4S 4P 4d 4f 5S 5P 余此类推 2 规定 a 外层电子对内层电子无屏蔽作用 b 同组中 0 35 但1s组中 0 30c s或p轨道电子 其 n 1 层 每个电子的 0 85 更内层中每个电子 1 00d d或f轨道电子 它左边各组中每个电子的屏蔽常数 1 00 2020年2月5日星期三 例8 1基态K的电子层结构是1s22s22p63s23p64s1 而不是1s22s22p63s23p63d1 试利用有效核电荷说明之 解 若K最后一个电子排布在4s轨道上 若K最后一个电子排布在3d轨道上 计算结果表明 作用在4s电子上的有效核电荷数比作用在3d电子上的大 所以钾原子最后一个电子排布在4s轨道上 2020年2月5日星期三 对于角量子数相同的原子轨道 随着主量子数的增大 其径向分布的主峰离核越远 原子核对电子的吸引力减弱 同时受到其他电子的屏蔽作用增大 其能量也越高 n不同 l相同时各亚层的能级高低顺序为 E 1s E 2s E 3s E 2p E 3p E 4p E 3d E 4d E 5d 2020年2月5日星期三 穿透效应 一般说来 若电子在核附近出现的概率较大 就可以较好地避免其他电子对它的屏蔽作用 而受到较大有效核电荷的吸引 因而其能量较低 同时 它却可以对其他电子起屏蔽作用 使其他电子的能量升高 这种由于电子在核附近处出现的概率不同 因而其能量不同的现象称为穿透效应 当n相同时 越小的电子在核附近出现的概率越大 原子核作用在该电子上的有效核电荷越大 其能量也越低 同一电子层中各亚层的能量高低顺序为 E ns E np E nd E nf 2020年2月5日星期三 利用穿透效应还可以解释当n l都不同时某些原子轨道发生的能级交错现象 参考钾原子的3d和4s的径向分布图 4s有小峰钻到离核很近处 对降低轨道能量影响较大 超过了主量子数大对轨道能量升高的作用 因此4s轨道的能量低于3d轨道 2020年2月5日星期三 K 1s22s22p63s23p64s1Cr 1s22s22p63s23p63d54s1Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 例如 试写出质子数为19 24 29的三种原子的电子赔补和轨道的表示式 2020年2月5日星期三 一 元素的电子层结构与周期的关系 二 元素的电子层结构与族的关系 三 元素的外层电子组态与元素的分区 元素周期表 2020年2月5日星期三 元素周期表 2020年2月5日星期三 元素周期表共有七个横行 每一横行为一个周期 共有七个周期 元素在周期表中所属周期数等于该元素基态原子的电子层数 也等于元素基态原子的最外电子层的主量子数 元素周期表中各周期所包含元素的数目 等于相应能级组中的原子轨道所能容纳的电子总数 一 元素的电子层结构与周期的关系 2020年2月5日星期三 1 各周期的元素数目与其相对应的能级组中的电子数目相一致 而与各层的电子数目并不相同 第1周期和第2周期除外 2 每一周期开始都出现一个新的电子层 元素原子的电子层数就等于该元素在周期表所处的周期数 也就是说 原子的最外层的主量子数与该元素所在的周期数相等 3 每一周期中的元素随着原子序数的递增 总是从活泼的碱金属开始 第1周期除外 逐渐过渡到稀有气体为止 对应于其电子结构的能级组则从ns1开始至np6结束 如此周期性地重复出现 在长周期或特长周期中 其电子层结构还夹着 n 1 d或 n 2 f n 1 d亚层 证明 元素性质的周期性变化 是元素的原子核外电子排布周期性变化的结果 2020年2月5日星期三 周期与能级组的关系 2020年2月5日星期三 划分方法是分为16个族 除第8 9 10三个纵行为一个族外 其余15个纵行 每一个纵行为一个族 第1纵行和第2纵行分别为IA族和IIA族 第3 7纵行分别为IIIB VIIB族 第8 10纵行为VIII族 第11纵行和第12纵行分别为IB族和IIB族 第13 17纵行分别为IIIA VIIA族 第18纵行为0族 A族由长周期元素和短周期元素组成 也称主族 B族只由长周期元素组成 也称副族 二 元素的电子层结构与族的关系 2020年2月5日星期三 1 主族元素周期表中共有8个主族 表示为 A A 凡原子核外最后一个电子填入ns或np亚层上的元素 都是主族元素 其价电子构型ns1 2或ns2np1 6 价电子总数等于其族数 由于同一族中各元素原子核外电子层数从上到下递增 因此同族元素的化学性质具有递变性 IA族为稀有气体 这些元素原子的最外层 nsnp 上电子都已填满 价电子构型为ns2np6 因此它们的化学性质很不活泼 过去曾称为零族或惰性气体 2020年2月5日星期三 2 副族元素周期表中共有7个副族 即 B B 凡原子核外最后一个电子填入 n 1 d或 n 2 f亚层上的元素 都是副族元素 也称过渡元素 其价电子构型为 n 1 d1 10ns0 2 B B族元素原子的价电子总数等于其族数 如钪的价电子排布为3d14s2 价电子数为3 对应的族名称为 B 族有三个纵行 它们的价电子数为8 10价电子排布一般为 n 1 d6 10ns0 2 与其族数不完全相同 B B族元素由于其亚层 n 1 d已经填满 所以最外层 即ns 上的电子数等于其族数 2020年2月5日星期三 同一副族元素的化学性质也具有一定的相似性 但其化学性质递变性不如主族元素明显 镧系和锕系元素的最外层和次外层的电子排布近乎相同 只是倒数第三层的电子排布不同 使得镧系15种元素 锕系15种元素的化学性质最为相似 在周期表中只占据同一位置 因此将镧系 锕系元素单独拉出来 置于周期表下方各列一行来表示 可见 价电子构型是周期表中元素分类的基础 周期表中 族 的实质是根据价电子构型的不同对元素进行分类 2020年2月5日星期三 主族的族数 最外层电子数最高氧化数 化合价 最外层电子数其它副族族数 价电子数 原子的电子构型和族的划分 2020年2月5日星期三 例 已知某元素的原子序数是25 写出该元素原子的电子结构式 并指出该元素的名称 符号以及所属的周期和族 解 根据原子序数为25 可知该元素的原子核外有25个电子 其排布式为 Ar 3d54S2 属d区过渡元素 最高能级组数为4 其中有7个电子 故该元素是第四周期 B族的锰 元素符号为Mn 2020年2月5日星期三 已知某元素在周期表中位于第五周期 VIA族位置上 试写出该元素的基态原子的电子结构式 元素的名称 符号和原子序数 解 元素位于第五周期 故电子的最高能级组是第五能级组 即5s4d5p 元素是VIA族 故最外层电子数应是6 为5s25p4 这时4d一定时全充满的 电子的结构为 Kr 4d105s25p4 元素名称是碲 符号Te 核外共有52个电子 原子序数为52 2020年2月5日星期三 1 s区元素 包括IA族和IIA族元素 外层电子组态为ns1 2 属于活泼金属 2 p区元素 包括IIIA VIIA族 零族元素 除He元素外 外层电子组态为ns2np1 6 3 d区元素 包括副族 V B元素 外层电子组态为 n 1 d1 9ns1 2 4 ds区元素 包括IB族和IIB族元素 外层电子组态为 5 f区元素 包括镧系和锕系元素 外层电子组态为 三 元素的外层电子组态与元素的分区 2020年2月5日星期三 2020年2月5日星期三 例 写出24号元素原子核外电子排布 该元素是第几周期 第几族 哪一个区 是金属还是非金属 1s22s22p63s23p63d54s1 第四周期 B d区 金属Cr 2020年2月5日星期三 非金属三角区周期系已知112种元素中只有21种非金属 包括稀有气体 它们集中在长式周期表p区右上角三角区内 处于非金属三角区边界上的元素兼具金属和非金属的特性 有时也称 半金属 或 准金属 例如 硅是非金属 但其单质晶体为具蓝灰色金属光泽的半导体 锗是金属 却跟硅一样具金刚石型结构 也是半导体 2020年2月5日星期三 例如 现代原子结构理论认为 在同一电子层上 可有s p d f g h 等亚层 各亚层分别有1 3 5 个轨道 试根据电子填入轨道的顺序预测 1 第8周期只有 种元素 2 原子核外出现第一个6f电子的元素的电子序数是 3 根据 稳定岛 假说 第114号元素是一种稳定同位素 半衰期很长 在自然界都可能可以找到 试推测第114号元素属于 周期 族元素 原子的外围电子构型是 解析 本题考查四个量子数和电子排布等知识 1 根据电子的填充特点 n 3 g n 2 f n 1 dnsnp 可知在第8周期中 含有s p d f g 其填充的元素种数为 1 2 3 2 5 2 7 2 9 2 50 种 2020年2月5日星期三 解 元素的原子序数小于36 则该元素位于第四周期或第四周期之前 l 2的轨道为3d 半充满为3d5 则该元素的原子失去3个电子后的电子排布为1s22s22p63s23p63d5 该元素的原子在失去3个电子前的电子排布应为1s22s22p63s23p63d64s2 所以 该元素为Fe 原子序数为26 例如 已知某元素的原子序数小于36 该元素的原子失去3个电子后 在其l 2的轨道内电子恰为半充满 试推断此元素为何元素 2020年2月5日星期三 解 1 有三种 原子序数分别为19 24与29 2 原子序数元素电子分布式周期族区19K1s22s22p63s23p64s1四lAs24Cr1s22s22p63s23p63d54s1四VlBd29Cu1s22s22p63s23p63d104s1四lBds 2 元素原子的最外层仅有一个电子 该电子的量子数是n 4 l 0 m 0 ms 1 2 试问 2 写出相应元素原子的电子排布式 并指出在周期表中的位置 1 符合上述条件的元素可以有几种 原子序数是多少 2020年2月5日星期三 解 1 A 1s22s22p63s23p63d24s2 Ti B 1s22s22p63s23p63d104s24p3 As 2 A 四周期 d区 B族B 四周期 p区 A族 3 已知某副族元素的A原子 电子最后填入3d 最高氧化数为 4 元素B的原子 电子最后填入4p 最高氧化数为 5 回答下列问题 1 写出A B元素原子的电子的排布式与元素符号 2 根据电子排布 指出它们在周期表中的位置 周期 区族 2020年2月5日星期三 1 原子半径2 元素的电离能3 元素的电子亲和能4 元素的电负性 元素基本性质的周期性 2020年2月5日星期三 所说的原子半径 是指分子或晶体中相邻同种原子的核间距离的一半 原子半径可分为共价半径 金属半径和范德华半径 同种元素的原子以共价单键结合成分子或晶体时 相邻两个原子核间距离的一半称为共价半径 在金属单质晶体中 两个相邻金属原子核间距离的一半称为金属半径 在稀有气体的单原子分子晶体中 两个同种原子核间距离的一半称为范德华半径 原子半径 2020年2月5日星期三 一般来说 共价半径比金属半径小 这是因为形成共价单键时 轨道重叠程度较大 而范德华半径总是较大 因为分子间作用力较小 分子间距离较大 在讨论原子半径的变化规律时 通常采用的是原子的共价半径 但稀有气体元素只能采用范德华半径 2020年2月5日星期三 2020年2月5日星期三 原子半径在周期表中的变化规律 1 同一周期主族元素 从左到右 原子核作用在最外层电子上的有效核电荷数显著增加 而电子层数并不增加 原子核对外层电子的引力逐渐增强 原子半径明显减小 2 同一周期副族 第VIII族元素 从左到右 由于原子核作用在最外层电子上的有效核电荷数增加不多 且电子层数并不增加 使得原子半径减小比较缓慢 但当次外层的d轨道全部充满形成18电子组态时 原子半径突然增大 这是由于 n 1 d轨道全充满后对外层电子屏蔽作用较大 使得原子核作用在最外层电子上的有效核电荷数减小而引起的 2020年2月5日星期三 3 同一族的主族元素 从上到下 原子核作用在最外层电子上的有效核电荷数增加不多 由于电子层数增加 原子核对外层电子引力减弱 使原子半径显著增大 4 同一族的副族 diVIII族元素 原子半径的变化趋势与主族族元素相同 但原子半径增大的程度较小 5 第六周期的f区元素 从左到右 随着原子序数的增大 原子核作用在最外层电子上的有效核电荷增加很少 使原子半径减少的程度更小 镧系元素从镧到镥 原子半长只减小11pm 半径相近 性质相似 2020年2月5日星期三 原子半径的变化规律主族元素 从左到右r减小 从上到下r增大 过渡元素 从左到右r缓慢减小 从上到下r略有增大 2020年2月5日星期三 元素基态气态原子失去1个电子成为 1价阳离子所消耗能量称为元素的第一电离能 1价气态阳离子再失去1个电子成为 2价气态阳离子所消耗的能量称为元素的第二电离能 随着原子失去电子的增多 所形成的阳离子的正电荷越来越多 对电子的吸引力增强 使电子很难失去 因此 同一元素的各级电离能依次增大 通常所说的电离能是指第一电离能 元素的电离能 2020年2月5日星期三 2020年2月5日星期三 在同一周期中 从碱金属到稀有气体 原子核作用在最外层电子上的有效核电荷逐渐增大 原子半径逐渐减小 原子核对最外层电子的吸引力逐渐增强 电离能呈增大趋势 长周期的3 12元素 从左到右 由于增加的电子排在次外层的d轨道上 有效核电荷增加不多 原子半径减小缓慢 电离能增加不显著 且没有规律 18族元素具有稳定的电子层结构 在同一周期中电离能最大 虽然同一周期元素的电离能呈增大的趋势 但仍有起伏变化 同一族的1族 2族 3 18族元素 从上到下 电离能减小 2020年2月5日星期三 元素的第一电离能与原子序数的关系 Be Mg 2020年2月5日星期三 同一元素的原子 1B N O Mg Al P S这是由于价电子Be 2s2 N 2s22p3 为全充满或半充满状态 能量较低 较稳定 2020年2月5日星期三 基态的气态原子获得1个电子成为 1价阴离子所放出的能量称为元素的电子亲和能 电子亲和能正 负号的规定与电离能的规定恰好相反 由于阴离子作用在最外层电子上的有效核电荷数较相应的原子小 因此电子亲和能一般仅约为电离能的几十分之一 一般元素的电子亲和能为正值 表明元素的原子在得到一个电子形成阴离子时放出能量 某些元素的电子亲和能为负