原子结构和性质PPT.ppt

1、第一章 原子结构与性质复习,1、原子的构成,原子,原子核,核外电子,质子,中子,二、能层与能级,一、能层与能级,2、能层与能级,（1）能层,在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。,（2）能级,表示方法及各能级所容纳的最多电子数：,在多电子原子中，同一能层的电子能量可以不同，还可以把它们分成能级。,1.构造原理： 随原子核电荷数递增，绝大多数原子核外电子的排布遵循如右图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。,二、构造原理与电子排布式,核 外 电 子 填 充 顺 序 图,构造原理： 1s；2s 2p；3s 3p；4s 3d 4p； 5s 4d 5p

2、; 6s 4f 5d 6p；7s 5f 6d,构造原理中排布顺序的实质,1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： nsnpndnf 2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序： 1s2s3s4s； 2p3p4p; 3d4d 3)不同层不同能级可由下面的公式得出: ns (n-2)f (n-1)d np (n为能层序数) 4)能层和形状都相同的原子轨道的能量相同。 2px=2py=2pz,-各能级的能量高低顺序,2.电子排布式,如：,Na：1s22s22p63s1,Ne3s1,表示钠的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同,简化为,用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。,原子

3、结构示意图,电子排布式,Li: 1s22s1,1.能量最低原理:,原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。,2.基态原子: 处于最低能量的原子 (稳定),电子放出能量,电子吸收能量,三、能量最低原理、基态与激发态、光谱,3.原子光谱,不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。,光谱分析：,在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。, 核外电子质量小(只有9.1110-31 kg)，运动空间小（相对于宏观物体而言），运动速率大(近光速)。,1.核外电子运动的特征,无确定的轨道，无法描述

4、其运动轨迹。,无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出 其在核外空间某处出现的机会的多少(概率)。,四、电子云与原子轨道,电子云:电子在原子核外出现的概率分布图。,1s电子在原子核外出现的概率分布图,2.核外电子运动状态的描述,电子轮廓图的制作,常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图称为原子轨道。,各能级包含的原子轨道数：,3.原子轨道-电子云轮廓图,电子云形状 s电子云呈球形，在半径相同的球面上，电子出现的机会相同； p电子云呈哑铃形 (或纺锤形)； d电子云是花瓣形； f电子云更为复杂。,S能级的原子轨道图,* S能级的原子轨道是球形对称的,* 能层序数n越大,原

5、子轨道半径越大,P能级的原子轨道图,* P能级的原子轨道是哑铃形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px,Py,PZ表示。,泡利原理,一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋方向必须相反，此时体系最稳定，原子的总能量最低。,五、泡利原理和洪特规则,泡利不相容原理,电子排布式,1s 2s,电子排布图,用一个表示一个原子轨道，在中用“”或“”表示该轨道上排入的电子。,Li: 1s22s1,洪特规则,对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。,C ：1s2 2s22p2,洪特规则特例：,相对稳定的状态,全充满（p6，d10，f14

6、）,全空时（p0，d0，f0）,半充满（p3，d5，f7）,铁原子的电子排布图,洪特规则,泡利原理,能量最低原理,1s,2s,2p,3p,3d,3s,4s,能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”。,注意：,六、元素周期律,元素的性质随着原子序数的递增发生周期性的递变，称为元素周期律。,性质包括,核外电子排布,元素的化合价,元素的金属性和非金属性,原子半径,电离能,电负性,1)、影响因素:,2)、规律：,（1）电子层数不同时,电子层数越多,原子半径越大。,原子半径大小,取决于,(1)电子的能层数

7、(2)核电荷数,（2）电子层相同时,核电荷数越大，原子半径越小。,（3）电子层、核电荷数都相同时,电子数越多，原子半径越大；反之，越小。,1、原子半径的周期性变化,六、元素周期律,2、电离能的周期性变化,1）第一电离能：,概念: 原子 转化为气态基态正离子所需要的最低能量.,第一电离能的意义：,衡量元素的原子失去一个电子的难易程度，第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子元素的金属性越强。,气态,电中性,基态,失去一个电子,2)、元素第一电离能的变化规律：,(1)同周期： a.从左到右呈现递增趋势（最小的是碱金属，最大的是稀有气体的元素；,(2)同主族：自上而下第一电离能逐渐减少。,3)、电

8、离能的意义：,第A元素和第A元素的反常现象如何解释？,b.第A元素 A的元素；第A元素 A元素,电离能是衡量气态原子失去电子难易的物理量。元素的电离能越小，表示气态时越容易失去电子，即元素在气态时的金属性越强。,A是半充满、A是全充满结构。,3、电负性,1)、基本概念,化学键：,元素相互化合，相邻的原子之间产生的强烈的化学作用力，叫做化学键。,键合电子：,原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。,电负性：,用来描述不同元素的原子对键合电子的吸引力的大小电负性越大，对键合电子的吸引力越大。（电负性是相对值，没单位）,为了比较元素的原子吸引电子能力的大小，美国化学家鲍林于1932年首先提出了用电负

9、性来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。经计算确定氟的电负性为4.0，锂的为1.0，并以此为标准确定其它与元素的电负性。,2)、电负性大小的标准,同一周期，主族元素的电负性从左到右逐渐增大，表明其吸电子的能力逐渐增强（非金属性，氧化性增强）。 同一主族，元素的电负性从上到下呈现减小的趋势，表明其吸引电子的能力逐渐减弱（金属性、还原性增强）。,3)、电负性的规律,4)、电负性的应用,判断元素的金属性和非金属性 金属性元素的电负性一般在1.8以下，非金属性性元素一般在1.8以上。电负性最大的元素是位于右上方的F，电负性最小的元素是位于左下方的Fr（Fr是放射性元素）.,【练习】,113CNMR（核磁

10、共振）、15NNMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtWthrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是（ ） A13C与15N有相同的中子数 B13C与C60互为同素异形体 C15N与14N互为同位素 D15N的核外电子数与中子数相同,【练习】,2下列原子或离子原子核外电子排布不属于基态排布的是( ) A. N: 1s22s22p3 B. S2-: 1s22s22p63s23p6 C. Na: 1s22s22p53s2 D. Si: 1s22s22p63s23p2,3下列能级中轨道数为3的是（ ） AS能级 BP能级 Cd能级 Df能级,

11、【练习】,4下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ） AAl 1s22s22p63s23p1 BS2- 1s22s22p63s23p4 CNa+ 1s22s22p6 DF 1s22s22p5,【练习】,5下列第三周期元素的离子中，半径最大的是（ ） ANa+ BAl3+ CS2- DCl- 6一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是 A+1 B+2 C+3 D-1,【练习】,7下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是,A B C D,【练习】,8有关核外电子运动规律的描述错误的是 A核外电子质量很小，在原子核外作高速运动 B核外电子的运动规律与普通物体不同，不能用牛

12、顿运动定律来解释 C在电子云示意图中，通常用小黑点来表示电子绕核作高速圆周运动 D在电子云示意图中，小黑点密表示电子在核外空间单位体积内电子出现的机会多,【练习】,9基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（ ）,A B C D,【练习】,10下列是几种原子的基态电子排布，电负性最大的原子是( ) A.1s22s22p4 B.1s22s22p63s23p3 C.1s22s22p63s23p2 D.1s22s22p63s23p64s2,【练习】,11已知X、Y元素同周期，且电负性XY，下列说法错误的是( ) AX与Y形成化合物是，X可以显负价，Y显正价 B第一电离能可能Y小于X C

13、最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性弱于于Y对应的 D气态氢化物的稳定性：HmY小于HmX,【练习】,12在同一个原子中，离核越近、n越小的电子层能量 。在同一电子层中，各亚层的能量按s、p、d、f的次序 。理论研究证明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，第三能层有3个能级分别为 。现在物质结构理论原理证实，原子的电子排步遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，处于最低能量的原子叫做 原子。,【练习】,13已知元素的某种性质“X”和原子半径、金属性、非金属性等一样，也是元素的一种基本性质。下面给出13种元素的X的数值：,【练习】,试结合元素周期律知识完成下列问题： (1)经验规律告诉我们：当形成化学键的两原子相