无机及分析化学课件

无机及分析化学课件第一页，共二十五页，2022年，8月28日钻穿效应-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第二页，共二十五页，2022年，8月28日5.2.1多电子原子轨道能级1.Pauling近似能级图能量6s6p5d4f6p5d4f6s5s5p4d4s4p3d3s3p2s2p1s654321能级组5p4d5s4p3d4s3p3s2p2s1s鲍林反映能级相对能量高低一般来说n-1d高于ns层的能量第三页，共二十五页，2022年，8月28日特点：其一，按能级高低而不是按电子层的顺序排列。原子轨道1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p能级组一二三四五六七周期1234567电子最大容量288181832未满其二，原子轨道与能级组、周期、电子最大容量的关系：第四页，共二十五页，2022年，8月28日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。E1s<E2s<E3sE2p<E3p<E4pE3s<E3p<E3dEns<Enp<End<EnfE6s<E4f<E5d<E6pE4s<E3d<E4p第五页，共二十五页，2022年，8月28日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

第六页，共二十五页，2022年，8月28日n+0.7l1s1.0第一能级组2s,2p2.0,2.7第二能级组3s,3p3.0,3.7第三能级组4s,3d,4p4.0,4.4,4.7第四能级组5s,4d,5p5.0,5.4,5.7第五能级组6s,4f,4d,6p6.0,6.1,6.4,6.7第六能级组7s,5f,5d,7p7.0,7.1,7.4,7.7第七能级组徐光宪教授(n+0.7l)规则，与Pauling的近似能级图一致。第七页，共二十五页，2022年，8月28日二、核外电子排布规律三种表达方式（1）在同一原子中，不可能存在所处状态完全相同的电子；（2）在同一原子中，不可能存在四个量子数完全相同电子；（3）每一轨道只能容纳自旋方向相反的两个电子。1.Pauli不相容原理(Pauli’sExclusionPrinciple)第八页，共二十五页，2022年，8月28日2.能量最低原理(TheLowestEnergyPrinciple)在不违背保里不相容原理的前提下，电子在各轨道上的排布方式应使整个原子能量处于最低状态，这就是能量最低原理。(Z=6)C:1s22s22p22p有三个轨道，两个电子如何填充?提问：第九页，共二十五页，2022年，8月28日3.洪特规则(Hund’sRule)

能量相同的轨道（如3条p轨道，5条d轨道，7条f轨道）叫等价轨道。电子分布到等价轨道时，总是优先占据不同轨道，且平行自旋。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原子

能级排列序列

光谱实验序列

Cr

Mo

Cu

Ag

Au

[Ar]3d

44s

2

[Kr]4d

45s

2

[Ar]3d

94s

2

[Kr]4d

95s

2

[Xe]4f

145d

96s

2

[Ar]3d

54s

1

[Kr]4d

55s

1

[Ar]3d

104s

1

[Kr]4d

105s

1

[Xe]4f14

5d106s

1

第十页，共二十五页，2022年，8月28日电子的分布

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

第十一页，共二十五页，2022年，8月28日原则：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第十二页，共二十五页，2022年，8月28日

3d104s1

[Ar]3d104s1

Cu

3d54s1

[Ar]3d54s1

Cr

3s23p5

[Ne]3s23p5

Cl

3d64s2

[Ar]3d64s2

Fe

3s23p1

[Ne]3s23p1

Al

3s1

1s22s22p63s1

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第十三页，共二十五页，2022年，8月28日

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+××第十四页，共二十五页，2022年，8月28日思考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→p s→d→p s→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第十五页，共二十五页，2022年，8月28日

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

第十六页，共二十五页，2022年，8月28日0IIAIAIIBIVBIIIBVBVIBVIIBVIIIIBVIIAIIIAIVAVAVIAH

氢He氦Li

锂Be铍B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖Na钠Mg镁Al铝Si硅P磷S硫Cl氯Ar氩K钾Ca钙Sc钪Ti钛V钒Cr铬Mn锰Fe铁Co钴Ni镍Cu铜Zn锌Ga镓Ge锗As砷Se硒Br溴Kr氪Rb铷Sr锶Y钇Zr锆Nb铌Mo钼Tc锝Ru钌Rh铑Pd钯Ag银Cd镉In铟Sn锡Sb锑Te碲I碘Xe氙Cs铯Ba钡Lu镥Hf铪Ta钽W钨Re铼Os锇Ir铱Pt铂Au金Hg汞Tl铊Pb铅Bi铋Po钋At砹Rn氡Fr钫Ra镭Lr铹RfDbSgBhHsMtUunUunUun镧系La镧Ce铈Pr镨Nd钕Pm钷Sm钐Eu铕Gd钆Tb铽Dy镝Ho钬Er铒Tm铥Yb镱锕系Ac锕Th钍Pa镤U铀Np镎Pu钚Am镅Cm锔Bk锫Cf锎Es锿Fm镄Md钔No锘族周期1234567元素周期表p区s区d区f区第十七页，共二十五页，2022年，8月28日周期与能级组的关系周期能级组能级组内原子轨道能级组内轨道能容纳电子数各周期中元素种数1234567一二三四五六七1s2s2p3s3p4s3d5p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d（未完）288181832未满28818183223(未完)3）各周期元素的数目第十八页，共二十五页，2022年，8月28日（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(ⅠB,ⅡB,Ⅷ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。第十九页，共二十五页，2022年，8月28日1234567ⅠAⅦBⅡAⅢBⅣBBBBⅤⅥⅧⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦBAAAAALa*Ac*La*Ac*周期、族与原子的电子层结构第二十页，共二十五页，2022年，8月28日（4）区（Blocks）价层电子构型电子数族区ns1-2ns=1-2ⅠA,ⅡAsns2np1-6ns+np=3-8ⅢA-ⅦApns2np6ns+np=8零族p(n-1)d10ns1-2ns=1-2ⅠB,ⅡBd(n-1)d1-5ns1-2(n-1)d+ns=3-7ⅢB-ⅦBd(n-1)d6-8ns1-2(n-1)d+ns=8-10Ⅷd(n-2)f1-14ns2f(maingroupelements)主族元素(transitionelements)过渡元素(innerTransitionelements)内过渡元素区与原子结构的关系第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日0123ⅦBⅠBⅡB4ds区(n-1)d10

ns2567镧系锕系长式周期表元素分区示意图ⅠAⅦⅡAⅢBⅣBBBBⅤⅥⅢⅣⅤⅥⅦAAAAA(n-2)f1-14(n-1)d0-1ns2f区d区s区p区ns1-ns2(n-1)d1-8

ns2ns2

np1-6第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日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ⅥB族，为铬，Cr；(4)1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s2，第六周期，第ⅡB族，为汞，Hg。(3)1s22s22p63s23p63d104s1，第四周期，第ⅠB族，为铜，Cu；第二十三页，共二十五页，2022年，8月28日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