无机及分析化学.ppt

决定能级高低的因素主量子n和角量子l影响能级高低的原因屏蔽效应和钻穿效应屏蔽效应 多电子原子中 其余电子对指定电子的排斥导致核电荷对指定电子的吸引作用对于同层电子间的屏蔽 当n相同时 l值越大的电子 受到其同层电子的屏蔽作用越强 即ns np nd nf 其相应能级高低为 EnsE3s E2s E1s 5 2多电子原子结构 钻穿效应 外层电子能够避开其它电子的屏蔽而钻穿到内层 在离核较近的地方出现 钻穿效应强弱顺序为 ns np nd nf钻穿效应导致电子在离核较近的区域内出现的概率增大 因而受到其它电子的屏蔽减少 受核的吸引增强 响应的能级降低 钻穿效应使各电子亚层能级的顺序为 Ens Enp End Enf屏蔽效应使核对电子的有效吸引减弱 将导致轨道能级升高 而钻穿效应使核对电子的有效吸引加强 将导致轨道能级降低 电子与电子之间的作用使各自拥有了这种能量 5 2 1多电子原子轨道能级 1 Pauling近似能级图 鲍林 反映能级相对能量高低 一般来说n 1d高于ns层的能量 特点 其一 按能级高低而不是按电子层的顺序排列 其二 原子轨道与能级组 周期 电子最大容量的关系 l相同 n不相同 n越大 能量越高 n相同 l不相同 l越大 能量越高 除氢原子外 n l都不同 能级交错 其四 各原子轨道的能级由n l共同决定 其三 对n l相同的轨道 等价轨道 其能量相同 反应电子进入轨道顺序 徐光宪 1920中国科学院资深院士 北京大学教授 徐光宪教授 n 0 7l 规则 与Pauling的近似能级图一致 二 核外电子排布规律 三种表达方式 1 Pauli不相容原理 Pauli sExclusionPrinciple 2 能量最低原理 TheLowestEnergyPrinciple 提问 3 洪特规则 Hund sRule 特例 等价轨道处于全满 p6 d10 f14 半满 p3 d5 f7 或全空状态 p0 d0 f0 时能量较低 比较稳定 例外 Pt W 电子的分布按三原则 利用能级图的填充顺序 写出原子的电子排布式能级组由低 n l 至高 n l 由左至右的次序填入诸能级 然后在各轨道符号的右上角用数字表示该轨道上的电子数 没有填入电子的全空轨道则不必列出 例如 基态钛原子 Z 22 的电子分布为 右上角数字为填入的电子数 1s22s22p63s23p64s23d2故态钛原子的电子分布式写成 按电子层而不是按能级组的次序书写 22Ti1s22s22p63s23p63d24s2 电子排布式按同层电子进行书写 三 核外电子的排布和元素周期系 原则 价层电子分布式 主族元素 ns np轨道电子排布 副族元素 n 2 f n 1 d ns轨道电子排布 举例 Cr 3d54s1Cu 3d104s1 Cu Cr Cl Fe Al Na 价电子层结构 电子排布式 原子 Ar 原子实 表示Ar的电子结构式1s22s22p63s23p6 同周期惰性元素的电子结构式 基态阳离子的电子排布 原子失电子变成简单阳离子时总是先失去最外层电子一般 在原子的最高能级组中同时有ns np n 1 d和 n 2 f 按规则 失电子的先后次序是 np ns n 1 d n 2 f 26Fe Ar 3d64s2 Ar 3d64s0 Ar 3d54s0 Ar 3d44s2 Ar 3d34s2 Fe2 Fe3 思考1 以下排列s p s d p s f d p是否具有周期性 答 若按以下方式排列s ps d ps f d p从s始 至p终 具有周期性 思考2 元素性质为何呈现周期性 答 元素性质取决于原子的特征电子构型 由于原子的特征电子构型具有周期性 因此元素性质也具有周期性 2 电子层结构与周期表 元素原子的电子层结构呈周期性变化 导致元素性质周期性变化 这就是元素周期律 周期的划分与能级组的划分完全一致 每个能级组都独自对应一个周期 共有七个能级组 所以共有七个周期 1 元素周期律 2 元素的周期 周期 短周期 一 二 三 长周期 四 五 六 七 按照各元素原子核外电子排布的顺序排列就形成了元素周期表 0 IIA IA 元素周期表 3 各周期元素的数目 3 周期和族 PeriodsandGroup a 周期 周期数 电子层层数n 能级组数 主族元素的族数 最外电子层电子数 nsnp 副族元素的族数 最外电子层电子数 次外层的电子数 n 1 dns B B 族的两除外 b 族 最后一个电子进入的轨道 按电子填充顺序 最后电子若填入到次外层的 n 1 d或倒数第三层 n 2 f轨道的称为副族 B A B B B B B B A A A A A La Ac La Ac 周期 族与原子的电子层结构 4 区 Blocks 区与原子结构的关系 长式周期表元素分区示意图 A B B B B B A A A A A n 2 f1 14 n 1 d0 1ns2 f区 d区 s区 p区 ns1 ns2 n 1 d1 8ns2 ns2np1 6 例写出下列各原子序数的电子层构型 并指出元素所在周期表中的周期 族 元素名称及元素符号 1 Z 18 2 Z 24 3 Z 29 4 Z 80 1 1s22s22p63s23p6 三周期 第0族 为Ar 2 1s22s22p63s23p63d54s1 第四周期 第 B族 为铬 Cr 4 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s2 第六周期 第 B族 为汞 Hg 3 1s22s22p63s23p63d104s1 第四周期 第 B族 为铜 Cu 若元素最外层仅有一个电子 该电子的量子数为n 4 l 0 m 0 ms 1 2 问 1 符合上述条件的元素可以有几个 原子序数各为多少 2 写出相应元素原子的电子结构 并指出在周期表中所处的区域和位置 解 1 满足上述条件的元素有K Cr Cu 原子序数分别为19 24 29 2 19K 1s22s22p63s23p64s1 为第四周期 A族 s区元素 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 为第四周期 B族 d区元素 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 为第四周期 B族 ds区元素 例有A B C三元素 C原子M层电子数比A原于M层电子数多8个 C原于N层电子数比A原子 B原子N层电子数分别多5个和6个 且B为副族元素 试判断A B C各为何元素 写出其电子排布式 并指出推理过程 解1 由题意知 C原于N层电子数至少为6个 因此 C原于M层应是全充满 为18个电子 由此可知 A原于M层有10个电子 即A原子3d亚层满足有2个电子 所以 A原子N层电子排布为4s2 即 A原子电于排布式为 1s22s22p63s23p63d24s2 为Ti 2