4原子结构2011b.ppt

1、第6章原子结构和周期表(接着)、6.3多电子原子结构和元素周期表单电子原子系(h、He、Li2、Be3)、原子轨道的能量(电子能量) e仅由n决定： en=(-z2/n2)、一、多电子原子中的轨道的能量、(一)屏蔽效应(the shieldd 与其他电子排斥的e这个电子只受到“有效原子能发电负荷”Z*的作用。 Z*=Z -(:屏蔽常数)是指，在多电子原子中，研究对象的电子受到其他电子的“屏蔽作用”，能量变高。 这种能量效应称为“屏蔽效应”。 单电子原子和多电子原子的原子轨道能级图，En=(-Z 2/n 2) 13.6 eV，En，l=(-Z* 2/n2) 13.6 eV，(2)钻孔效应(thh

2、h，E3dE4s出现了“能量交错” 多电子原子的原子轨道能量L. Pauling原子轨道的近似能级图(教材P.114图6.8 )、北京大学徐光宪教授指出了：多电子中性原子： (n0.0) (n0.7l )整数位相同的几个原子轨道是同一能级组， 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p，(3)多电子原子的原子轨道能量(续)，例如作为原子轨道(n 0.7l )能级组的l=2 ) 4.4 IV 4p (n=4，l=1 ) 4.7 IV， Pauling原子轨道近似能级图是核外电子填充序列图，二、多电子原子的核外电子配置规律(基态)，1 .可以视为泡利(2.能量最低原理(thelo

3、westenergyprincipl )在不违反Pauling原理的前提下，核外电子的配置尽量整体原子即，25Mn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d 5 4s2洪特规则可视为对“能量最低原理”的补充。 7N，25mn :1 s 22 s 22 p 63 s 23 p 64 s 23 d5-使用主量子数合并。 原子轨道能随z而变化，是F.A.Cotton的原子轨道能级图，11Na 1s22s22p63s1意味着钠原子的电层结构(or电子配置)核外的11个电子在基态下占据6个原子轨道。 (可以使用6个波函数描述其空间运动动态)距核的距离不同，有3层。 在能量上有4个能级，3个能级组。

4、二、指出了多电子原子的核外电子配置规律(续)，以及量力学完全满足简并轨道、半满足或全空态能低、稳定。 p6d10f14p3d5f7p0d0f0、6c:1s22s22p2。 中文翻译：1s 22 s 22 p 63 s 23 p 63 d 44 s 22 p 63 p 63 d 54s1(29cu )1s 22 p 63 s 23 s 22 p 63 p 63 d 104 s 1、24crar3d544s1。18Ar: 1s22s22p63s23p6，这是我们的目标。 1氢H 1s1 2氦He 1s2 3锂Li He 2s1 4铍Be He 2s2 5硼B He 2s22p1 6碳C He 2s

5、22p2 7氮N He 2s22p3 8氧O He 2s22p4 9氟F He 2s22p5 10氖Ne 1s2 2s22p6 11 钠Na Ne 3s1 1 2镁Mg Ne 3s2 13铝Al Ne 3s23p1 14硅sine3s23p2、15磷P Ne 3s23p3 16硫S Ne 3s23p4 17氯Cl Ne 3s23p5 18氩气ar1s22p63s23p6。 19钾K Ar 4s1 20钙Ca Ar 4s2 21钪Sc Ar 3d14s2 22钛Ti Ar 3d24s2 23钒V Ar 3d34s2 24铬Cr* Ar 3d54s1 25锰Mn Ar 3d54s2 26铁Fe A

6、r 3d64s2 27钴29铜铜* Ar 3d104s1 30锌Zn Ar 3d104s2 31镓Ga Ar 3d104s24p1 32锗Ge Ar 3d104s24p2 33砷As Ar 3d104s24p3 34硒Se Ar 3d104s24p4 35溴Br Ar 3d104s24p5 36夹子Ar 3d104s24p6 21发酵母Sc Ar 3d14s2 22钛Ti Ar 3d24s2 23钒V Ar 3d34s2 24铬Cr* Ar 3d54s1 25锰Mn Ar 3d54s2 26铁Fe Ar 3d64s2 27钴Co Ar 3d74s2 28尼29铜Cu* Ar 3d104s1 3

7、0锌Zn Ar 3d104s2，二、多电子原子的核外电子构型规律(续)、各元素的基态电子构型(电子构型)应根据光谱实验结果确定. 光谱实验结果表明，多种元素的原子基态电子配置符合上述3种配置规律，但也有例外： 41Nb铌Kr 4d 45s1不是4d 55s0，这仅仅是上述核外电子配置规律粗糙、相似，尚不完整。 最终的电子配置只能由光谱实验决定。 尊重事实！ 原子核外电子的配置遵循的三个原理。 c原子的电子配置写成1s22s22px2的话，那是违反() a .能量保存原理B.Pauli (泡利)不兼容原理c .能量的最低原理D.Hund (洪德)规则。 基态阳离子的电子配置、3d1、原子脱电子的

8、顺序总是在失去外层后再失去内层的： np ns (n-1)d (n-2)f，3、原子结构与元素周期表的关系，(1)元素周期表元素单体及其化合物的性质随原子顺序的原因：原子结构周期性变化(核外电子配置，特别是价层电子配置) 。 元素周期表、三、原子结构与元素周期的关系(接着)、三.周期(从横向看的元素周期表)周期顺序=能量组顺序=电子层数=最外电子层n值、三.元素的周期：与能量组的区分一致，因为有与每个能量组对应的7个能级组第1周期： 2种元素的第1能级组： 2个电子1能级1s 1轨道，第2周期： 8种元素的第2能级组： 8个电子2能级2s 2p 4轨道， 第三周期： 8种元素的第三能级组： 8

9、个电子2能级3s 3p 4轨道第五周期： 18种元素的第五能级组： 18个电子3个能级5s 4d 5p 9轨道，第四周期： 18种元素的第四能级组： 18个电子3个能级4s 3d 4p 9轨道，三、原子结构与元素周期表的关系4 .族3: (1)主族元素：主族元素数=最外层(ns np )电子数=该元素的最高氧化数NV a5bri iva 7，7氮nhe2s 22 p 3，35溴Br Ar 3d104s24p5，第3360该元素为 三、原子结构与元素周期的关系(续)、(2)副族元素： B B族数=(n-1)d ns电子数=该元素的最高氧化数25mnvb3d 54 s 27 kmno 422 ti

10、ib3d 24 s 24tio 2。 B-B族数=最外层ns电子数29Cu I B 3d10 4s1 30Zn B 3d10 4s2、族为特殊(n-1) d 6-10 ns02、三、原子结构与元素周期的关系(续)、5 .元素的价电子配置ds区包含族，其价电子配置为。元素区分在包含族价层的电子配置型s区a、A ns 1-2、d区B- (n-1)d1-8 ns2 (n=4、5、6 )有例外，是f区镧系和锕系(n-2 )的过渡元素内部过渡元素； 第一、二、三过渡类镧系锕系元素，6.4元素基本性质的周期性变化，原子结构周期性变化元素单体和化合物基本性质的周期性变化原子残奥计：原子半径r电离能I电负性x

11、、6.4元素基本性质的周期性变化(续)，一、原子半径(Atomic radii，r ) 核外电子层不明确(1)原子半径分类： 1 .共价半径(Covalent radii reidiai) 2.金属半径(Metal radii ) 3.范德华半径(Van der Waals radii )，1，1，I原子的共价半径(I2(g ) ) 共价半径比(b )、2 .金属半径(Metal radii)rM是指金属晶格中相邻两个金属原子核间距离的一半。 一、原子半径(续)，三.范德瓦尔斯半径(van der waals radii )在RV低温下，小分子形成晶体时，相邻两个原子核间距离的一半。 原子之间

12、不结合，通过分子间力相互接近。 主要适用于稀有气体(0族元素)。 原子半径的推移规则(接着)“镧系收缩”，RM=(187.7 pm-173.4 pm )/(7157 )1pm.(RM 336057 la 187.7 pm，71Lu173，“镧系收缩”: (从57La到71lu，z，增加的电子进入4f轨道rM 1 pm和小(三)原子半径的演变规律(续)、“镧系收缩”的影响：镧系之后的第六周期元素Hf、Ta、w原子与同族第五周期元素的原子半径相近，性质相似，不易分离。 iiibivbvbvibrc/pm (y ) Zr 160 nb 142.9 mo 136.2 (lalu ) HF 156 ta

13、 143 w 137.0、187.7pm、173.4 pm、(3)原子半径变化的“稀土类元素”家族的一员(修订17元素) : IIIB 21Sc钪39Y钇57La - 71Lu镧镥(镧系元素) rM /pm Y 180.3、Eu 198.3、Gd 180.1； 中国稀土元素矿藏的储量占全球的60%以上。主族元素的原子半径与阳离子、阴离子半径、右： Cl共价半径Cl-离子半径、左：原子半径与阳离子半径的比较、二、电离能(Ionization Energy，I )、例： na (g ) na (g ) ei1=496 kj.mol-1 s 22 p 66 ei2=电离能定义了：元素的气体、中性原子在基态下失去电子，成为气体、基态的1价阳离子的过程中吸收的能量，被称为“第一电离能”，失去符号I 1第二个电子，被称为“第二电离能”，符号I2，电离能2 .原子半径r，i 3.电子层结构(价电子结构型) :完全满足或半满足电子结构型稳定，I1.第一电离能最大的原子，应具有的电子结构型为() 作为a1s 22 s 22 p5b1s 22 p6c1s 22 s 22 p 63 d1s 22 p 63 s2s2b的半满电子结构型(p3、d 5、f 7)也比较稳定，I1.电离能传递规律