普通化学5.2-多电子原子的电子分布方式与周期系

1、第三节原子中电子的分布第三节原子中电子的分布第五章第五章 物质结构基础物质结构基础第二节第二节 多电子原子的多电子原子的电子分布方式和周期系电子分布方式和周期系5-1基态原子中电子分布原基态原子中电子分布原理理 基态原子中电子的分布原理基态原子中电子的分布原理泡利不相容原理泡利不相容原理每一个原子轨道，每一个原子轨道，最多只能容纳两个自旋方向相反的电子最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。 能量最低原理能量最低原理原子为基态时，电子原子为基态时，电子尽可能地分布在能级较低的轨道上，使尽可能地分布在能级较低的轨道上，使原子处于能级最低状态。原子处于能级最低状态。洪德规则洪德规则在同一亚层的等价轨道

2、中在同一亚层的等价轨道中,电子尽可能地单独分布在不同的轨道电子尽可能地单独分布在不同的轨道上上,且自旋方向相同。且自旋方向相同。如如7N 1s22s22p31s 2s 2p7N基态时核外电子如何排布？基态时核外电子如何排布？1Sx2Sy2Pz5-3-2多电子原子轨道的能级多电子原子轨道的能级5-3-2多电子原子轨道的能级多电子原子轨道的能级6s5s4s3s2s1s6p5p4p3p2p5d4d3d4fPONMLK1s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s 能级顺序：能级顺序：ns (n-2)f (n-1)d np 2. 同一原子，不同电子同一原子，不同电子亚层有能级交错现象：亚

3、层有能级交错现象：如如E5s E4d E5p近似能级图近似能级图原子轨道能量原子轨道能量E=n+0.7 ns 、(n-2)f 、(n-1)d 、np 处于同一能级处于同一能级 E n n+0.1 n+0.4 n+0.75-5- - 基态原子中电子的分布基态原子中电子的分布5-3-3 基态原子中电子的分布基态原子中电子的分布(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应用核外电子填入轨应用核外电子填入轨道顺序图，

4、根据道顺序图，根据泡利泡利不相容原理不相容原理、能量最能量最低原理低原理、洪德规则洪德规则，可以写出元素原子的可以写出元素原子的核外电子分布式核外电子分布式。如如 19K 1s22s22p63s23p64s1 1s22s22p63s23p63d64s2 核外电子填入轨道的顺序核外电子填入轨道的顺序26Fe19种元素原子的外层电子分布种元素原子的外层电子分布有例外有例外 基态原子电子分布基态原子电子分布其中：其中：29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 全充满全充满24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 半充满半充满同样有：同样有：46Pd、 47Ag、 79Au同

5、样有：同样有：42Mo、 64Gd、 96Cm当电子分布为全充满当电子分布为全充满(p6、d10、f14)、半充满半充满(p3、 d5、f7)、全空全空(p0、d0、f0)时时, 原子结构较稳定原子结构较稳定。5-3-4 简单基态阳离子的电子分布简单基态阳离子的电子分布基态原子外层电子基态原子外层电子填充顺序填充顺序： ns (n-2)f (n-1)d np 由能级低到高由能级低到高价电子价电子电离顺序电离顺序：np ns (n-1)d (n-2)f 由外层到内层由外层到内层 简单基态阳离子的电子分布简单基态阳离子的电子分布例例 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+

6、1s22s22p63s23p63d6 经验规律经验规律 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 Cu+ 1s22s22p63s23p63d10练习练习 请写出请写出29Cu和和Cu+ 核外电子分布式核外电子分布式原子的原子的电子层结构电子层结构随核电荷的递随核电荷的递增呈增呈周期性变化周期性变化，促使原子的，促使原子的某些某些性质呈周期性变化性质呈周期性变化。 (如如原子半径原子半径、电离能电离能、氧化值氧化值、电负性电负性)260210160110 60原子半径原子半径/pm族号族号同一周期的同一周期的主族主族元素元素, 自左到右自左到右, 随随核电荷的增加核电荷的增加, 原

7、子半径原子半径逐渐减小逐渐减小。260210160110 60原子半径原子半径/pm族号族号同一周期的同一周期的d区元素区元素, 自左到右自左到右, 随核随核电荷的增加电荷的增加, 原子半径原子半径略有减小略有减小。IB族开始，反而有所增加族开始，反而有所增加。260210160110 60原子半径原子半径/pm族号族号同一同一主族主族元素，元素，自上往下自上往下，原子半，原子半径径逐渐增大逐渐增大。260210160110 60原子半径原子半径/pm族号族号同一同一副族副族元素元素(除除BB外外),自上往下自上往下,原子半径一般原子半径一般略有增大略有增大。五。五、六周六周期同族元素原子半径

8、十分相似。期同族元素原子半径十分相似。5-2 电离能和电子亲合能电离能和电子亲合能5-2 电离能电离能 第一电离能第一电离能(I1)基态的中性气态原子失基态的中性气态原子失去一个电子形成气态阳离子所需的能量。去一个电子形成气态阳离子所需的能量。Mg(g) - e- Mg+(g) I1=H1=738kJmol-1第二电离能第二电离能(I2)氧化数为氧化数为+1的气态阳离的气态阳离子失去一个电子形成氧化数为子失去一个电子形成氧化数为 +2的气态阳的气态阳离子所需的能量。离子所需的能量。Mg+(g) - e- Mg2+(g) I2=H2=1451kJmol-1 其余依次类推其余依次类推.基态气态原子

9、基态气态原子失去电子失去电子变为气态阳离子，变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力克服核电荷对电子的引力所消耗的能量所消耗的能量。 电离能电离能(I)气态原子失去电子变为气态阳离子，克气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗的能量。服核电荷对电子的引力所消耗的能量。 电离能电离能(I)Mg(g) - e- Mg+(g)InIn/(kJmol-1)I1737.7I21450.7I37732.8I410540I513628I617905I721704I825856I1 I2 I3 I4.Mg+(g) - e- Mg2+(g).电离能用来衡量电离能用来衡量气态气态原子原子失去失去

10、电子的难易电子的难易电离能越电离能越小小，原子越，原子越易易失去电子；失去电子；电离能越电离能越大大，原子越，原子越难难失去电子。失去电子。电离能电离能(I)2160186015601260 960 660 360I1/(kJmol-1)原子序数原子序数HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一周期同一周期主族主族元素，元素，从左到从左到右右，电离能，电离能逐渐增大逐渐增大。同一周期同一周期副族副族元素，元素，从左到从左到右右，电离能，电离能变化不规律变化不规律。电离能电离能(I)2160186015601260 960 660 360I1/(kJmol-1)原子序数原子序数He

11、NeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一同一主族主族元素，元素，从上往下从上往下，电离能电离能逐渐减小逐渐减小。同一同一副族副族元素，元素，从上往下从上往下，电离能电离能变化不规律变化不规律。5-4-3 电负性电负性5-3 电负性电负性(p)分子中元素原子分子中元素原子吸引电子的能力吸引电子的能力以最活泼非金属元素原子以最活泼非金属元素原子p(F)=4.0为基为基础础，计算其它元素原子的电负性值。，计算其它元素原子的电负性值。 电负性越电负性越大大, 吸电子能力越吸电子能力越强强,元素原子元素原子越越易易得到电子得到电子,越越难难失去电子失去电子;反之亦然反之亦然。AA一一 H2.

12、1AAAAA A二二 Li1.0Be1.5B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0三三 Na0.9Mg1.2BB B B BB BAl1.5Si1.8P2.1S2.5Cl3.0四四 K0.8Ca1.0Sc1.3Ti1.5V1.6Cr1.6Mn1.5Fe1.8Co1.9Ni1.9Cu1.9Zn1.6Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8五五 Rb0.8Sr1.0Y1.2Zr1.4Nb1.6Mo1.8Tc1.9Ru2.2Rh2.2Pa2.2Ag1.9Cd1.7In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5六六 Cs0.7Ba0.9Lu1.2Hf1.3Ta1.5W1.7Re1.9Os2

13、.2Ir2.2Pt2.2Au2.4Hg1.9Tl1.8Pb1.9Bi1.9Po2.0At2.2电负性电负性说明：说明：1. 鲍林电负性是一个相对值鲍林电负性是一个相对值,无单位无单位; 2. 现已有多套电负性数据现已有多套电负性数据,应尽可能采用应尽可能采用 同一套数据。同一套数据。4.03.53.02.52.01.51.00.5p原子序数原子序数HLiFNaBrClKIRbAtCs 同一周期同一周期，从左到右从左到右, 电负性电负性逐渐增大逐渐增大。 同一同一主族主族，从上到下从上到下, 电负性电负性逐渐减小逐渐减小。 同一同一副族副族，从上到下从上到下, BB BB电负性电负性逐渐减小逐渐减小，BBBB电负性电负性逐渐增大逐渐增大。5-4-4元素氧化数元素氧化数5-4 元素的氧化值元素的氧化值主族元素主族元素 族族 价层电价层电子构型子构型价电价电子总子总数数主要氧化值主要氧化值最高氧最高氧化值化值AAns11+1+1AAns22+2+2AA ns2 np1