原子结构与元素周期律5-1(2)

1、l多电子原子能级l核外电子排布l原子的电子层结构和元素周期律鲍林近似能级图1so2so2pooo3so3pooo4so4pooo3dooooo5so5pooo4dooooo6so6pooo5dooooo4fooooooo能量1(1s)2(2s 2p)3(3s 3p)4(4s 3d 4p)5(5s 4d 5p)6(6s 4f 5d 6p)能级组7so7pooo6dooooo5fooooooo7(7s 5f 6d 7p)ns,(n-2)f,(n-1)d,np由图可以看出：由图可以看出：（1 1）单电子原子（）单电子原子（Z=1)Z=1)中，能量只与中，能量只与n n有关，且有关，且n n，E E（

2、2 2）多电子原子（）多电子原子（Z 2Z 2）中）中, ,能量与能量与n n、l l有关。有关。 n n 相同，相同，l l 不同，则不同，则 l l，E E 如：如：E EnsnsE EnpnpE EndndE Enfnf l l 相同，相同，n n 不同，则不同，则n n，E E 如：如：E E1s1sE E2s2sE E3s3s E E2p2pE E3p3pE E4p4p E E3d3dE E4d4dE E5d5d（3 3）能级交错）能级交错 若若n n和和l l都不同，虽然能量高低基本上由都不同，虽然能量高低基本上由n n的大小决定，但有时也会出现高的大小决定，但有时也会出现高电子层

3、中低亚层（如电子层中低亚层（如4s4s）的能量反而低于某些低电子层中高亚层（如）的能量反而低于某些低电子层中高亚层（如3d)3d)的能的能量这种现象称为量这种现象称为能级交错能级交错。能级交错是由于核电荷增加，核对电子的引力。能级交错是由于核电荷增加，核对电子的引力增强，各亚层的能量均降低，但各自降低的幅度不同所致。能级交错对原子中增强，各亚层的能量均降低，但各自降低的幅度不同所致。能级交错对原子中电子的分布有影响。电子的分布有影响。 l基态原子核外电子排布三规则l基态原子的电子排布原子中原子核和各个电子都尽可能处于最低能级，从而使整个原子的能量最低的状态叫基态。处于基态的原子称为基态原子基态

4、原子。激发态激发态 l保利不相容原理在同一原子中，每个轨道上最多只能容纳两个自在同一原子中，每个轨道上最多只能容纳两个自旋方向相反的电子旋方向相反的电子l能量最低原理在满足保利不相容原理的前提下，电子在原子轨在满足保利不相容原理的前提下，电子在原子轨道上的排布应使整个原子体系能量处于最低道上的排布应使整个原子体系能量处于最低l洪特规则在等价轨道在等价轨道(3个个p轨道轨道,5个个d轨道轨道,7个个f轨道轨道)上，上，电子将尽可能以自旋平行的方式分占不同轨道电子将尽可能以自旋平行的方式分占不同轨道等价轨道全等价轨道全(p6,d10,f14)、半充满、半充满(p3,d5,f7)和全空和全空(p0,

5、d0,f0 )，能量最低，原子结构稳定，能量最低，原子结构稳定 根据以上的排布规则，可以推算各电子层、电子亚层根据以上的排布规则，可以推算各电子层、电子亚层和轨道中最多能容纳多少电子。和轨道中最多能容纳多少电子。 由于每一个电子层（由于每一个电子层（n)n)中有中有n n个电子亚层（每一个电子个电子亚层（每一个电子亚层又可以有（亚层又可以有（2l+12l+1）个轨道），则每一电子层可能有的）个轨道），则每一电子层可能有的轨道数为轨道数为n n2 2。 又由于每一个轨道上最多容纳两个电子，所以每一电又由于每一个轨道上最多容纳两个电子，所以每一电子层的最大容量为子层的最大容量为2 n2 n2 2，

6、每一电子亚层中的电子数不超过，每一电子亚层中的电子数不超过2 2（2l+12l+1）个）个。电子层的最大容量（电子层的最大容量（n n1 14 4）l多电子原子中电子进入轨道的能级顺序是1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6dr (原子原子) r ( 正离子正离子)l同一周期同一周期 短周期中短周期中长周期中长周期中逐渐减小逐渐减小 Z*增加增加l同一族同一族 同同A族中族中 同同B族中族中l特别是第五和第六周期的元素、原子半径非常特别是第五和第六周期的元素、原子半径非常接近，以致于它们的性质非常相似，在自然界接近，以致于它们的性质非常相似，在自然界中常常共生在

7、一起，难以分离。中常常共生在一起，难以分离。依次增大依次增大电子层增加电子层增加变化不明显变化不明显 主族元素原子半径的变化主族元素原子半径的变化 半充满和全充满时，原子半径大半充满和全充满时，原子半径大 由上到下，半径依次增大；从左到右，半径逐渐减小由上到下，半径依次增大；从左到右，半径逐渐减小。 原子半径原子半径( (相对大小）相对大小） 副族原子半径的变化不明显。副族原子半径的变化不明显。2.2.第五和第六周期元素半径非常接近（镧系收缩）第五和第六周期元素半径非常接近（镧系收缩） 3. 3.从左到右，半径缓慢减小，而镧系和锕系元素从左到右，半径缓慢减小，而镧系和锕系元素半径减小得更加缓慢

8、，并且有例外。半径减小得更加缓慢，并且有例外。原子半径变化的规律（总结）原子半径变化的规律（总结）：1.1.同一周期同一周期：原子的电子层数基本不变，从左倒右，：原子的电子层数基本不变，从左倒右，主族主族元素元素的半径因有效电荷显著地增加而的半径因有效电荷显著地增加而明显地减小明显地减小（邻近元（邻近元素相差约素相差约10pm10pm），），副族元素副族元素的原子半径则因有效核电荷增的原子半径则因有效核电荷增加不多而加不多而减小不明显减小不明显（邻近元素间相差小于（邻近元素间相差小于5pm5pm）。）。2.2.同族元素同族元素：由上至下，原子半径则因电子层数增加而增：由上至下，原子半径则因电子

9、层数增加而增加。但是加。但是副族元素副族元素中，原子半径增加规律仅体现在中，原子半径增加规律仅体现在III BIII B 族和每一副族的前两种元素上，从族和每一副族的前两种元素上，从 B B 族开始，每组后两族开始，每组后两中副族元素的原子半径近似相等，这是由于中副族元素的原子半径近似相等，这是由于镧系镧系收缩造成收缩造成的。的。3.3.镧系收缩镧系收缩：随原子序数增加，原子半径累计有所减小的：随原子序数增加，原子半径累计有所减小的现象。镧系收缩可以抵消增加一个电子层的影响，从而使现象。镧系收缩可以抵消增加一个电子层的影响，从而使III B III B 族及其后每族的后两种副族元素的半径相近，

10、性质族及其后每族的后两种副族元素的半径相近，性质相似。相似。l原子在分子中吸引成键电子的能力原子在分子中吸引成键电子的能力l元素电负性大小可以衡量元素的金属性和非元素电负性大小可以衡量元素的金属性和非金属性的强弱金属性的强弱 元素的电负性数值越大，原子在分子中元素的电负性数值越大，原子在分子中吸引电子能力越强，非金属性也越强；反吸引电子能力越强，非金属性也越强；反之，元素的电负性数值越小，原子在分子之，元素的电负性数值越小，原子在分子中吸引电子能力越弱，金属性也越强。中吸引电子能力越弱，金属性也越强。l一般地一般地l同一周期中同一周期中l同一同一A族中族中l同一同一B族中族中 变化规律不明显变

11、化规律不明显金属非金属0 . 20 . 2A增大增大非金属性增强非金属性增强非金属性减弱非金属性减弱减小减小金金属属性性增增强强K0.8Ca1.0Sc1.3Ti1.5V1.6Cr1.6Mn1.5Fe1.8Co1.8Ni1.8Cu1.8Zn1.9Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8KrRb0.8Sr1.0Y1.2Zr1.4Nb1.6Mo1.8Tc1.9Ru2.2Rb2.2Pd2.2Ag1.9Cd1.7In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5XeCs0.7Ba0.9La1.1Ha1.8Ta1.5W1.7Re1.9Os2.2Ir2.2Pt2.2Au2.4Hg1.9Tl1.8Pb1.8Bi1.9Po2.0At2.2RnLi1.0Be1.5Na0.9Mg1.2H2.1B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0NeAl1.5Si1.8P2.1S2.5Cl3.0ArHeAAB B BB BB B0A AA A Al同一周期主族元素从左到右