原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型

1、原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型原子結構與週期表原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型本章目錄本章目錄4-1 原子結構的探討 4-1A 電子的發現 4-1B 氫原子光譜 4-2 原子軌域及電子組態 4-2A 現代的原子模型 4-2B 原子的電子組態 4-3 元素與週期表4-3A 週期表的發展 4-3B 元素的分類及其通性4-3C 電子組態與週期表的關係 4-3D 元素性質的週期性 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型4-1 原子結構的探討

2、原原子子結結構構電子發現電子發現氫原子光譜氫原子光譜陰極射線管陰極射線管原子的模型原子的模型 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型4-2 原子軌域及電子組態原子軌域原子軌域電子組態電子組態軌域定義軌域定義量子數表示法量子數表示法遞建原理遞建原理 包立不相容原理包立不相容原理 洪德定則洪德定則 遞建原理的例外遞建原理的例外 電電子子組組態態氫原子及多電子原子能階氫原子及多電子原子能階 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型4-3 元素與週期表元素元素週期表週期表週期表的發展週期表的發展電子組態與

3、週期表的關係電子組態與週期表的關係元素性質的週期性元素性質的週期性元素的分類元素的分類元素的通性元素的通性 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型The EndThanks for Your Listening原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型陰極射線管(1)陰極射線管：如下圖所示實驗內容：將管中的氣體以幫浦抽出，在兩電極中通以數千伏特的電壓，結果發現：若管中仍有少量氣體，則會釋放該氣體特有光線如果氣體抽到幾乎真空，具有顏色的光線會消失1. 若在管壁塗上螢光物(如ZnS)，發現管中仍有射線從

4、陰極發射出來，使管壁產生螢光 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型陰極射線管(2)陰極射線(cathode ray)特性：氣體放電管中由陰極(負極)發射出的電子束 不論使用何種金屬當陰極，所產生射線的性質均相同 所有原子的基本粒子具有粒子性質 可轉動放電管中的小風車若無外力存在，會依直線前進 遇障礙物形成陰影1.受到電場吸引而向正極偏轉，亦受到磁場影響而產生偏向 帶負電粒子流原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型陰極射線管(3) (A)未加磁場的陰極射線；(B)磁鐵的S極(白色端)指向射線時，

5、射線向下偏轉；(C)磁鐵的N極(紅色端)指向射線時，射線向上偏轉。偏轉方向可知陰極射線是帶負電粒子流偏轉方向可知陰極射線是帶負電粒子流原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型陰極射線管(4)湯姆森發現 (J. J. Thomson，英國) ：命名為電子(electron，e)電子束在電場或磁場的偏轉角度隨電場或磁場強度的增加而變大 電子偏轉角度和質量(m)及所帶電量(e)有關u質量愈輕，物質愈易偏轉 u帶電量愈多的物質，和電場或磁場的交互作用力愈大，也愈易偏轉 1.電子荷質比電子荷質比(e/m)：1.759 1011 C/kg 原子结构电子发现氢

6、原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型油滴實驗密立坎 (R. A. Millikan，美國)： 一個電子的帶電量為一個電子的帶電量為1.602 10 19庫侖庫侖 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型例題4-1 根據電子荷質比，試算出一個電子的質量？ Ans： e/m = 1.759 1011 庫侖/公斤1.602 1019庫侖1.759 1011 庫侖/公斤= 9.109 1031 公斤4-1原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型原子模型 (1) 粒子散射實驗

7、：u提出者：拉塞福(E. Rutherford，紐西蘭)u粒子：氦原子核(He2) u實驗結果：顯示幾乎所有撞擊金箔的粒子均直線通過，好像沒有金箔存在一般，僅有極少數的粒子產生偏折或反彈 粒子粒子來源來源金箔金箔粒子束粒子束大部分大部分粒子粒子不偏折不偏折圓弧形螢光幕圓弧形螢光幕少數少數粒子粒子產生偏折產生偏折粒子散射實驗裝置 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型原子模型 (2)拉塞福的解釋： 金原子核體積小，帶正電荷，質量比粒子大，因此當粒子撞擊含有數千個原子厚度的金箔時，大部分粒子直接穿透金箔，唯有接近或碰到金原子核的粒子受到同性電荷的排

8、斥力，才會產生偏折或反彈 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型原子模型 (3)拉塞福的原子模型：u內容：原子內大部分空間是空無一物，質量集中在極小空間，稱為原子核，帶負電荷的電子在原子核四周運動，原子核則帶相同數量的正電荷以維持原子的電中性 u模型：行星說 電子如同行星般，繞著中心的原子核依一定的軌道運轉原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型質子的發現 發現者：拉塞福 (E. Rutherford，紐西蘭) 方法： 粒子撞擊氮原子，產生質子質子(氫原子核氫原子核)質子符號：p或H+ 方程式：

9、He24N714O817p11+原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型中子的發現 發現者：查兌克 (J. Chadwick，英國) 方法： 粒子撞擊鈹原子，產生中子中子中子符號：n 方程式： He24C612n01+Be49原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型原子的結構原原子子原子核原子核核外的電子：帶負電荷核外的電子：帶負電荷質子：帶正電荷，質量質子：帶正電荷，質量1.673 10-24 g 為電子的為電子的1836倍倍中子：不帶電荷，質量中子：不帶電荷，質量1.675 10-24 g 和質

10、子相近和質子相近佔有原子的佔有原子的大部分質量大部分質量佔有原子的佔有原子的大部分體積大部分體積4-1原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型電磁波種類各種不同型態的電磁波，其中人類、指甲等各項圖例所擺放的位置，分別代表其實物大小和波長長度的對應關係 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型連續光譜(continuous spectrum)白熾燈光經過細縫，再經由三稜鏡的折射，可以產生七彩的連續可見光譜 由各種連續波長的電磁波所組成的光譜 連續光譜 動畫原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现

11、氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型線光譜 (line spectrum) 僅含有某些特殊頻率電磁波光譜，彼此不連續呈線形分布 鋰、鈉、鍶元素所產生的原子光譜，鋰原子和鍶原子在焰色試驗法中都產生紅光，但透過儀器卻發現它們的波長有所不同 不連續光譜 動畫原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型光的雙重性(1) 波動性：光為電磁波u真空中光速：3 108 (m/s)u公式：c = c：光速(m/s) ：波長(m) ：頻率(1/s) 電磁波的波長大小：無線電波 微波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 射線(可見光範圍：400700 nm，1 nm

12、= 10-9 m)原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型光的雙重性(2) 粒子性：光為粒子，稱為光子u公式：E = h = h E：光能(J/個) h：蒲朗克常數 = 6.626 10-34(Js/個) ：頻率(1/s)u關係式： ， E ， E c1原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型氫原子光譜 (1) 提出者提出者：巴耳末 (J. J. Balmer，瑞士) 過程過程：裝有少量H2 的放電管，通過高壓電會產生藍光 結果結果：經過三稜鏡產生4條明顯可見光的線光譜 656.3 nm 紅光、48

13、6.1 nm 綠光 434.0 nm 藍光、410.1 nm 紫光 波長波長 ，譜線間距離，譜線間距離 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型氫原子光譜 (2)拉塞福原子模型及古典物理學的矛盾： u帶負電的電子受原子核正電的吸引，應會撞上原子核而崩潰結果：原子相當穩定u電子受原子核吸引過程中，會持續放出能量，應會產生連續光譜結果：產生線光譜原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型氫原子光譜 (3)波耳的氫原子模型：提出2個假設氫原子的電子具有某些特定能量時，便能穩定存在，而不會有輻射現象穩定態能量

14、以能階(energy level)由低到高排列，可用n = 1、2、3、表示，這些整數值稱為量子數 能階公式：En= (J/個) (kJ/mol)2.1791018n21312n2=原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型氫原子光譜 (4)氫原子在正常情況，電子會存在最低能階，稱為基態(ground state) 當電子吸收外來能量，便會躍遷至較高能階，此時原子呈激發態(excited state) 激發態電子從較高能階(Ei)降到較低能階(Ef)時，會將多餘能量以光或熱的形式放出：E = Ei Ef = = k ( )kni2knf2 1nf2

15、1ni2 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型氫原子光譜 (5)E = h = = ( ) = R ( ) = = R：雷得堡常數 = 3.289 1015 (s-1)Eh1nf21ni2 kh1nf21ni2 ccR1nf21ni2 1原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型氫原子光譜 (6)氫原子能階及電子躍遷時所產生的光譜和氫原子模型 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型氫原子光譜 (7)氫原子光譜可分為三群：可見光區：巴耳末系(n2 n

16、=2)紫外光區：來曼系(n1 n=1)紅外光區：u帕申系(n3 n=3)u布拉克系(n4 n=4)1.佈芬土系(n5 n=5)原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型氫原子光譜 (8)第一條譜線第一條譜線最末條譜線最末條譜線來曼系來曼系n = 2n = 1 n = n = 1巴耳末系巴耳末系n = 3n = 2n = n = 24-14-2原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型波耳氫原子模型的缺點 僅能解釋單電子原子或離子u單電子原子：H原子u類氫離子：He+、Li2+ 電子依固定軌道繞原子核運轉

17、實際上電子並非在原子核作圓周運動原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型量子力學新發現 原子核外電子並不像行星繞太陽一樣有固定軌道(orbit)，而且無法預測電子的運動軌跡，只知道電子在空間中某點出現的機率有多大 新概念：以軌域(orbital) 取代軌道(orbit)u原子核往外延伸，電子總出現機率90%所涵蓋的空間範圍，稱為電子的軌域(orbital)，即不同狀態下電子最可能被發現的特定區域 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型以量子數表示電子軌域(1) 量子數：可分成4種主量子數(n)：決

18、定電子所具能量及軌域體積 un為正整數，即 n = 1, 2, 3，對應之殼層為K、L、M、un ，電子能量 ，軌域體積 角量子數(l)：決定軌域形狀 ul = 0, 1, 2, (n-1) 主量子數n含有n種不同形狀的軌域 ul = 0 s軌域 (球形)；l = 1 p軌域 (啞鈴形) l = 2 d軌域 (扇葉形)；l = 3 f軌域 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型以量子數表示電子軌域(2) 磁量子數(m)：決定軌域方位及數目um = l0+l 每個 l 值可有(2l +1)個m值u例：p軌域 l = 1 m = -1, 0, +1

19、 p軌域在空間有3個方位：px、py、pz u軌域數： s軌域 1個， p軌域 3個 d軌域 5個， f軌域 7個旋量子數(s)：決定電子自旋方向 us = + 及 s = -u每一軌域最多只能存有二個電子，且自旋方向必相反 u最大電子數： s軌域 2個， p軌域 6個 d軌域 10個， f軌域 14個原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型1s及2s軌域中電子分布機率的截面圖，將電子出現機率總和為90%的部分以實線框住。 出現在出現在n1的主殼層的主殼層 形狀：球形對稱，無方向性形狀：球形對稱，無方向性 同一半徑的球面，電子出現的機率相等同一半

20、徑的球面，電子出現的機率相等 n ，ns軌域電子雲半徑軌域電子雲半徑 ，能量，能量 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型電子在px軌域的空間分布 出現在出現在n2的主殼層的主殼層 形狀：啞鈴形形狀：啞鈴形 n ，np軌域電子雲半徑軌域電子雲半徑 ，能量，能量 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型pxpypz p軌域電子雲分別位於x、y、z三個相互垂直的軸上，分別為px、 py、 pz 同一主層，能量px= py= pz 有方向性，例：在yz平面發現px軌域電子之機率為0原子结构电子发现氢原子

21、光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型帶電荷的電子有兩種不同的旋轉方式，如藍色箭頭所示，因此會形成兩種不同的磁場，如紅色箭頭所示 s = +s = -原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型原子中不同主殼層能填入的最多電子數 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型主量子數n軌域標示副殼層中軌域總數可容納電子數主殼層中軌域總數(n2)各主殼層中最多電子數(2n2)1(K)1s12122(L)2s12482p363(M)3s129183p363d5104(N)4s12163

22、24p364d5104f714前四個主殼層中軌域的標示及數目 4-2原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型氫原子能階 對象：單電子原子：H單電子離子：He+、Li2+ 能階高低：能階高低僅由主量子數n決定 n ，能階1.相同主量子數的軌域，其能量均相同，即ns = np = nd = nf氫原子能階 動畫原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型氫原子軌域的能階圖。相同主量子數的軌域，其能量均相同，例如3s = 3p = 3d 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模

23、型射线管原子模型多電子原子能階 對象：電子數2之原子或離子 能階高低：能階高低由(n + l)決定 (n + l) ，能階1.(n + l)值相同時，由n值決定 n ，能階原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型 多電子原子軌域的能階示意圖。主量子數相同的軌域，其能量並不相等，例如3s3p3d4-2原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型電子組態&遞建原理 電子組態(electron configuration)： 原子中各電子在不同軌域的分布情形，以簡易代號方式顯示其排列順序，必須遵守遞建

24、原理、包立不相容原理及洪德定則 遞建原理(aufbau principle)： 電子填入各軌域時，由能量較低的軌域開始填起，往較高能量的軌域填下去，下圖所示為多電子原子軌域的能量高低順序4-2電子組態 動畫原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型多電子原子軌域的能量高低順序圖例能量順序：1s2s2p3s3p4s3d原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型包立不相容原理 內容： 每一個軌域最多僅能存有兩個電子，而且二者的自旋方向必須相反 舉例： 2He：1s2 (電子軌域填入圖) 5B：1s2 2s2

25、 2p1 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型例題4-2 試寫出2He、10Ne及18Ar的電子組態? Ans： He：1s2 Ne：1s2 2s2 2p6Ar：1s2 2s2 2p6 3s2 3p64-2原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型洪德定則(1) 內容： 數個電子填入相同副殼層的數個軌域時，會先以相同的自旋方式分別填入各個軌域，當所有軌域均半填滿後，才允許自旋方向相反的電子再填入，這樣的電子排列方式能得到最低的能量狀態 舉例1：哪一種是處於最低能量的基態呢？ (A)(B)(C)An

26、s：(C)原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型洪德定則(2) 舉例2：S原子序16，電子組態：1s2 2s2 2p6 3s2 3p4其電子軌域填入圖為： 因為前十個電子的填法和Ne原子相同，所以寫成Ne 3s2 3p4 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型電子組態的激發態 電子組態違反電子軌域填入原則，則：激發態：違反遞建原理及洪德定則 不存在：違反包立不相容原理舉例：7N的基態電子組態：1s22s22px12py12pz1激發態： 1s22s22px12py13s1 違反遞建原理 1s22

27、s22px22py1 違反洪德定則不存在： 1s22s22px3 違反包立不相容原理原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型價電子定義：原子核外的最外層電子若依電子組態來看，則：uA族元素：n值最大的軌域中所含電子數 13Al：Ne 3s23p1 31Ga：Ar3d10 4s24p1uB族元素：鈍氣電子組態以外所含電子數 29Cu：Ar 3d10 4s1價電子數3個價電子數11個原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型離子的電子組態u陰離子電子組態：額外的電子依基態電子組態寫法填入舉例：8O：He2

28、s2 2p4 8O2 ：He2s2 2p6u陽離子電子組態： 去掉電子時，先寫出中性電子組態，再將n值最大者先去除舉例：26Fe：Ar3d6 4s2 26Fe3+：Ar 3d5原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型例題4-3 試畫出7N的基態電子組態示意圖 ? 4-2 Ans：原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型遞建原理的例外 特殊穩定的電子組態：u原因：d 軌域全部半填滿或全填滿時，會使原子能量降低u結果： 24Cr : ( ) ( )原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱

29、阴极射线管原子模型射线管原子模型例題4-4 試畫出29Cu的基態電子軌域填入圖，並列出價電子的數目 ? Ans：其中3d104s1為價電子，總共有11個 4-24-3原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型週期表的發展(1)近代週期表：u提出者：門得列夫(俄羅斯) u方法：將當時已知元素(約70種)按照原子量大小排列，並將化學性質相似的元素歸納成同一組，發現元素間的性質有週期性的變化u成果：預測新元素的存在及性質訂正某些元素錯誤的原子量原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型週期表的發展(2)B10

30、.81C12.05N14.01Al26.98Si28.09P30.97Zn65.39ZXAs74.92Cd112.41In114.82Sn118.69Sb121.75門得列夫週期表的一部分，元素符號下加上現今的原子量，圖中X和Z為當時的未知元素 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型週期表的發展(3)項目原子量(amu)密度(g/cm3)比熱(J/gK)氧化物化學式鋁 (Al)26.982.710.90Al2O3元素Z預測值685.90.39Z2O3鎵(Ga)測量值69.725.910.37Ga2O3銦 (In)114.827.360.23In

31、2O3矽 (Si)28.092.330.74SiO2元素X預測值725.50.31XO2鍺(Ge)測量值72.565.350.32GeO2錫 (Sn)118.697.280.21SnO2原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型週期表的發展(4)門得列夫的錯誤：u元素性質的週期性變化和原子量有關： 碘的原子量(126.9)比碲(127.6)小，在週期表的位置應在碲之前，若依其性質卻須擺在碲之後 訂正訂正：元素性質的週期性和原子序有關：元素性質的週期性和原子序有關u不知有惰性氣體(鈍氣) 的存在 4-3原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢

32、原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型現今元素週期表原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型元素的分類 (1)現今週期表：按照原子序的大小排列化學性質相似的元素放在垂直的一行，稱為族(group)u傳統： IAVIIIA族 週期表兩邊8行典型元素 IBVIII B族 週期表中央部分10行過渡元素 第六、七週期中有部分元素移至週期表底部，分別稱為鑭系及錒系 內過渡元素 1.現在：IUPAC訂定由左而右各行第118族 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型元素的分類 (2)典型元素(main gro

33、up element，A族) 週期表中第1、2、1318族的元素，其價電子填入s或p軌域 過渡元素(transition element，B族) 週期表中第312族的元素，其價電子填入d軌域 內過渡元素(inner transition element) 週期表中最下方的兩列元素，其價電子填入4f(鑭系)或5f ( 錒系)軌域 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型元素的分類 (3)水平的列稱為週期(period)，共七列u第一週期： 2個元素 (1s)u第二週期： 8個元素 (2s 2p)u第三週期： 8個元素 (3s 3p)u第四週期：18

34、個元素 (4s 3d 4p)u第五週期：18個元素 (5s 4d 5p)u第六週期：32個元素 (6s 5d 4f 6p)u第七週期：尚未完整 (7s 6d 5f 7p)目前發現元素有116種，原子序83以後多為人造元素 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型元素的分類 (4)依導電性分類：金屬元素非金屬元素類金屬元素，又稱半金屬 1.氫為非金屬，僅有1個價電子，與IA族類似，其位置擺在IA族上面4-3原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型金屬元素的通性(1)具有金屬光澤具有延展性電和熱的良導體

35、：溫度，導電性 一般而言熔點均較大於非金屬：Cr(1905)，W(3370)室溫(25)均為固體： 例外：Hg在常溫為液體(熔點39 ) Cs (28.4 ) Ga ( 29.8 )僅比室溫略高原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型金屬具光澤，由左而右分別為金、銀、銅、鎢 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型金屬的延展性佳，能製作出精緻的器皿 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型金屬鎵(Ga)熔點低，置於手掌心便能熔化。(需戴手套) 原子结构

36、电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型金屬元素的通性(2)金屬發生化學反應時，傾向於失去價電子，形成陽離子，例：u2 Na(s) + Cl2(g) 2 NaCl(s) NaCl是由Na+和Cl所組成，可知Na在反應中失去1個電子u鹼金屬(第1族)價數：+1u鹼土金屬(第2族)價數：+2u過渡金屬：同種元素常有多種不同的價數 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型離子化合物中常見離子所帶的電荷數 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型金屬元素的通性(3)金

37、屬和非金屬反應時傾向於形成高熔點的離子化合物u金屬鹵化物u金屬氧化物：大部分的金屬氧化物為鹼性氧化物u金屬氫氧化物： 鹼金屬氧化物 + 水 鹼土金屬氧化物 + 水 例：K2O(s) + H2O(l) 2 KOH(aq) CaO(s) + H2O(l) Ca(OH)2(aq) 氫氧化物 (鹼性)原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型金屬元素的通性(4)金屬氧化物具鹼性，能和酸作用而形成鹽類和水： 例：MgO(s)+ 2HCl(aq) MgCl2(aq)+ H2O(l) 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线

38、管原子模型例題4-5 你認為下列元素中哪些元素的性質最相似？ (A)鋰(B)鈹(C)氮(D)鉀(E)磷(F)氟 Ans： Li和K元素的性質最相近，因為它們是屬於同族的元素 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型例題4-6 氧化鎂是胃藥中常用的制酸劑，能中和過多的胃酸。試寫出氧化鎂遇水生成鹼性化合物的方程式 ？ Ans： MgO(s) + H2O(l) Mg(OH)2(aq) 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型例題4-7 試寫出鋼絲絨在純氧下燃燒，產生氧化鐵 (III) 的方程式。若將氧化鐵

39、(III)置入水中，則水的酸鹼性有何改變 ？ Ans： 4 Fe(s) + 3O2(g) 2Fe2O3(s) 因為氧化鐵 (III) 難溶於水，所以水溶液仍接近中性 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型非金屬的通性(1)無金屬光澤熱及電的不良導體例外：石墨具導電性熔點比金屬低例外：石墨(36523697 昇華不熔化 )，鑽石(3550 )常溫、常壓下：單原子分子：惰性氣體雙原子分子：H2、N2、O2、F2及Cl2(氣體)，Br2(液體)，I2(固體)其他非金屬元素均為固體 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子

40、模型射线管原子模型非金屬的外觀彼此差異很大。由左而右分別為硫黃、白磷、溴及碳粉 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型非金屬的通性(2)非金屬與非金屬所形成化合物為氣體、液體或低熔點的固體大部分非金屬氧化物溶於水呈酸性CO2(g)+ H2O(l) H2CO3(aq) P4O10(s)+ 6H2O(l) 4H3PO4(aq) 非金屬氧化物多能溶在鹼性溶液形成鹽類 SO3(g)+ 2NaOH(aq) Na2SO4(aq)+ H2O(l) 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型例題4-8 下列化合物哪

41、些是離子化合物？哪些是分子化合物？(A) SO2 (B) MgO (C) K2O (D) CO (E) P4O10 (F) Cl2O7 (G) Fe2O3？ Ans： 非金屬元素間容易以共價鍵形成分子化合物，而金屬與非金屬間易於形成離子化合物。所以SO2、CO、P4O10、Cl2O7等為分子化合物，而MgO、K2O、Fe2O3等為離子化合物原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型類金屬的通性類金屬：B、Si、Ge、As、Sb、Te 、Po及 At等八個元素性質介於金屬和非金屬之間 導電性比非金屬高：溫度，導電性，含有微量雜質時，導電性例：Si及G

42、e導電性差，加入微量Ga或P後，其導電度增加，成為半導體 金屬含有雜質時，導電性 4-3原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型電子組態與週期表關係第1族電子組態第2族電子組態 第13族電子組態鋰LiHe 2s1鈹BeHe 2s2硼BHe 2s22p1鈉NaNe 3s1鎂MgNe 3s2鋁AlNe 3s23p1鉀KAr 4s1鈣CaAr 4s2鎵GaAr 3d104s24p1銣RbKr 5s1鍶SrKr 5s2銦InKr 4d105s25p1銫CsXe 6s1鋇BaXe 6s2鍅FrRn 7s1鐳RaRn 7s2原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子

43、结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型週期表中不同區域的元素，其最外層電子填入不同型態的軌域 原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型IAVIIIA族的價電子組態族數121314IAIIAIIIAIVA價電子組態ns1ns2ns2np1ns2np2價電子1234族數15161718VAVIAVIIAVIIIA價電子組態ns2np3ns2np4ns2np6ns2np6價電子5678n：元素所在的週期：元素所在的週期n 1原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型IBVIIIB族的價電子組

44、態族數34567IIIBIVBVBVIBVIIB價電子組態(n-1)d1ns2(n-1)d2ns2(n-1)d3ns2(n-1)d5ns1(n-1)d5ns2價電子34567族數89101112VIIIBIBIIB價電子組態(n-1)d6ns2(n-1)d7ns2(n-1)d8ns2(n-1)d10ns1(n-1)d10ns2價電子89101112n：元素所在的週期：元素所在的週期n 4原子结构电子发现氢原子光谱阴极原子结构电子发现氢原子光谱阴极射线管原子模型射线管原子模型內過渡元素 鑭系元素：原子序 5771屬於第六週期，n = 6價電子軌域：ns2 (n-1)d1 nf x (x=114) 6s2 5d1 4fx 錒系元素：原子序89103屬於第七週期，n = 7價電子軌域：ns2 (n-1)d1 nf x (x=114) 7s2 6d1 5fx原