核外電子排布和元素周期律PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1核外電子排布和元素周期律核外電子排布和元素周期律 （1） 原子軌道近似能級(jí)圖原子軌道近似能級(jí)圖 Pauling ，美國(guó)著名結(jié)構(gòu)化學(xué)家，根據(jù)大量光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和美國(guó)著名結(jié)構(gòu)化學(xué)家，根據(jù)大量光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算，提出了多電子原子的原子軌道近似能級(jí)圖。理論計(jì)算，提出了多電子原子的原子軌道近似能級(jí)圖。 第一組第一組 1s 第二組第二組 2s 2p 第三組第三組 3s 3p 第四組第四組 4s 3d 4p 第五組第五組 5s 4d 5p 第六組第六組 6s 4f 5d 6p 第七組第七組 7s 5f 6d 7p 其中除第一能級(jí)組只有其中除第一能級(jí)組只有一個(gè)能級(jí)外，其余各能級(jí)組一個(gè)能級(jí)外，其余各能

2、級(jí)組均以均以 ns 開(kāi)始，以開(kāi)始，以 np 結(jié)束。結(jié)束。 所有的原子軌道，共分成七個(gè)能級(jí)組所有的原子軌道，共分成七個(gè)能級(jí)組 各能級(jí)組之間的能量高各能級(jí)組之間的能量高低次序，以及能級(jí)組中各能低次序，以及能級(jí)組中各能級(jí)之間的能量高低次序，在級(jí)之間的能量高低次序，在下頁(yè)的圖示中說(shuō)明。下頁(yè)的圖示中說(shuō)明。1. 多電子原子的能級(jí)多電子原子的能級(jí)第1頁(yè)/共37頁(yè)能量能量1s2s2p3s3p4s4p3d5s5p4d6s6p5d4f7s7p6d5f組內(nèi)能級(jí)間能量差小組內(nèi)能級(jí)間能量差小能級(jí)組間能量差大能級(jí)組間能量差大每個(gè)每個(gè) 代表一個(gè)原子軌道代表一個(gè)原子軌道 p 三重簡(jiǎn)并三重簡(jiǎn)并 d 五五重簡(jiǎn)并重簡(jiǎn)并 f 七重簡(jiǎn)

3、并七重簡(jiǎn)并第2頁(yè)/共37頁(yè) （2） 屏蔽效應(yīng)屏蔽效應(yīng) 以以 Li 原子為例說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題原子為例說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題 ： 研究外層的一個(gè)電子。研究外層的一個(gè)電子。 它受到核的它受到核的 的引力，同時(shí)又受到內(nèi)層電子的的引力，同時(shí)又受到內(nèi)層電子的 2 的斥力。的斥力。 實(shí)際上受到的引力已經(jīng)不會(huì)恰好是實(shí)際上受到的引力已經(jīng)不會(huì)恰好是 + 3 ，受到的斥力也不會(huì)恰，受到的斥力也不會(huì)恰好是好是 2 ，很復(fù)雜。，很復(fù)雜。 我們把我們把 看成是一個(gè)整體，即被中和掉部分正電的看成是一個(gè)整體，即被中和掉部分正電的的原子核。的原子核。 于是我們研究的對(duì)象于是我們研究的對(duì)象 外層的一個(gè)電子就相當(dāng)于處在單電子體系中。中和后的核電

4、荷外層的一個(gè)電子就相當(dāng)于處在單電子體系中。中和后的核電荷 Z 變成了有效核電荷變成了有效核電荷 Z* 。第3頁(yè)/共37頁(yè) 在多電子體系中，核外其它電子抵消部分核電荷，使被討論的電子受到的核的作用變小。這種作用稱為其它電子對(duì)被討論電子的屏蔽效應(yīng)。在多電子體系中，核外其它電子抵消部分核電荷，使被討論的電子受到的核的作用變小。這種作用稱為其它電子對(duì)被討論電子的屏蔽效應(yīng)。 Z* = Z ， 為屏蔽常數(shù)。為屏蔽常數(shù)。eVnZ13.6E22于是公式，于是公式，eVn)(Z13.6E22eV,nZ13.6E22* 受到屏蔽作用的大小，因電子的角量子數(shù)受到屏蔽作用的大小，因電子的角量子數(shù) l 的不同而不同。的

5、不同而不同。4s ，4p ，4d ，4f 受到其它電子的屏蔽作用依次增大，故有受到其它電子的屏蔽作用依次增大，故有 E 4 s E 4 p E 4 d r 共共 因金屬晶體中的原子軌道無(wú)重疊。因金屬晶體中的原子軌道無(wú)重疊。 范德華半徑范德華半徑 單原子分子單原子分子 ( He，Ne 等等 )，原子間靠范德華力，即分子間作用力結(jié)合，因此無(wú)法得到共價(jià)半徑。，原子間靠范德華力，即分子間作用力結(jié)合，因此無(wú)法得到共價(jià)半徑。 在低溫高壓下，稀有氣體形成晶體。原子核間距的一半定義為范德華半徑。在低溫高壓下，稀有氣體形成晶體。原子核間距的一半定義為范德華半徑。 討論原子半徑的變化規(guī)律時(shí)，經(jīng)常采用共價(jià)半徑。討論

6、原子半徑的變化規(guī)律時(shí)，經(jīng)常采用共價(jià)半徑。 使用范德華半徑討論原子半徑的變化規(guī)律時(shí)，顯得比共價(jià)半使用范德華半徑討論原子半徑的變化規(guī)律時(shí)，顯得比共價(jià)半徑大。徑大。 因?yàn)樵谙∮袣怏w形成的晶體中，原子尚未相切。因?yàn)樵谙∮袣怏w形成的晶體中，原子尚未相切。第14頁(yè)/共37頁(yè) （1） 原子半徑在周期表中的變化原子半徑在周期表中的變化 只有當(dāng)只有當(dāng) d5，d10，f7，f14 半充滿和全充滿時(shí)，層中電子的對(duì)稱性較高，這時(shí)半充滿和全充滿時(shí)，層中電子的對(duì)稱性較高，這時(shí) 原子半徑原子半徑 r 增大增大 核電荷數(shù)核電荷數(shù) Z 增大，對(duì)電子吸引力增大，使得原子半徑增大，對(duì)電子吸引力增大，使得原子半徑 r 有減小的趨勢(shì)。

7、有減小的趨勢(shì)。 核外電子數(shù)增加，電子之間排斥力增大，使得原子半徑核外電子數(shù)增加，電子之間排斥力增大，使得原子半徑 r 有增大的趨勢(shì)。有增大的趨勢(shì)。 (a) 同周期中同周期中 從左向右，在原子序數(shù)增加的過(guò)程中，有兩個(gè)因素在影響原子半徑的變化從左向右，在原子序數(shù)增加的過(guò)程中，有兩個(gè)因素在影響原子半徑的變化這是一對(duì)矛盾，這是一對(duì)矛盾， 以哪方面為主？以哪方面為主？第15頁(yè)/共37頁(yè) 短周期的主族元素，以第短周期的主族元素，以第 3 周期為例周期為例MgNaAlSiPSClAr r/pm 154 136 118 117 110 104 99 154長(zhǎng)周期的過(guò)渡元素長(zhǎng)周期的過(guò)渡元素以第以第 4 周期的第

8、一過(guò)渡系列為例周期的第一過(guò)渡系列為例ScTiVCrMnFeCoNiCuZn Sc Ni，8 個(gè)個(gè)元素，元素，r 減少減少了了 29 pm。相鄰元素之間，平均減少幅度相鄰元素之間，平均減少幅度 4 pm 許。許。 Na Cl，7 個(gè)個(gè)元素，元素，r 減少減少了了 55 pm。相鄰元素之間，平均減少幅度相鄰元素之間，平均減少幅度 10 pm 許。許。 Ar 為范德華半徑，為范德華半徑， 所以比較大所以比較大。 r/pm 144 132 122 118 117 117 116 115 117 125 第16頁(yè)/共37頁(yè)主族元素，電子填加到外層軌道，對(duì)核的正電荷中和少，有效核電荷主族元素，電子填加到外

9、層軌道，對(duì)核的正電荷中和少，有效核電荷 Z* 增加得多。所以增加得多。所以 r 減小的幅度大。減小的幅度大。 過(guò)渡元素，電子填加到次外過(guò)渡元素，電子填加到次外層軌道層軌道，對(duì)核的正電荷中和多對(duì)核的正電荷中和多，Z* 增加得少，所以增加得少，所以 r 減小的幅度小。減小的幅度小。 短周期主族元素原子半徑平均減少幅度短周期主族元素原子半徑平均減少幅度 10 pm ，長(zhǎng)周期的過(guò)渡元素平均減少幅度長(zhǎng)周期的過(guò)渡元素平均減少幅度 4 pm 。造成這種不同的原因是什么？造成這種不同的原因是什么？ Cu，Zn 為為 d10 結(jié)構(gòu)，電子斥力大，結(jié)構(gòu)，電子斥力大， 所以所以 r 不但沒(méi)減小，反而有所增加。不但沒(méi)減

10、小，反而有所增加。ScTiVCrMnFeCoNiCuZn r/pm 144 132 122 118 117 117 116 115 117 125 試設(shè)想超長(zhǎng)周期的內(nèi)過(guò)渡元素，會(huì)是怎樣的情況。試設(shè)想超長(zhǎng)周期的內(nèi)過(guò)渡元素，會(huì)是怎樣的情況。第17頁(yè)/共37頁(yè) （b）鑭系收縮鑭系收縮LaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLu 15 種元素，種元素，r 共減小共減小 11 pm。電子填到內(nèi)層電子填到內(nèi)層 (n2) f 軌道，屏蔽系數(shù)更大，軌道，屏蔽系數(shù)更大，Z* 增加的幅度更小。所以增加的幅度更小。所以 r 減小的幅度很小。減小的幅度很小。 r/pm 161 160 158 158

11、158 170 158 r/pm 169 165 164 164 163 162 185 162 Eu 4f7 6s2，f 軌道軌道半充滿半充滿，Yb 4f14 6s2，f 軌道全充滿，電子斥力的影響占主導(dǎo)地位，原子半徑變大。軌道全充滿，電子斥力的影響占主導(dǎo)地位，原子半徑變大。 將將 15 鑭系種元素，原子半徑共減小鑭系種元素，原子半徑共減小 11 pm 這一事實(shí)，稱為鑭系收縮。這一事實(shí)，稱為鑭系收縮。第18頁(yè)/共37頁(yè) K Ca Sc Ti V Crr/pm 203 174 144 132 122 118 Rb Sr Y Zr Nb Mor/pm 216 191 162 145 134 13

12、0 Cs Ba La Hf Ta Wr/pm 235 198 169 144 134 130 鑭系收縮造成的影響鑭系收縮造成的影響 對(duì)于鑭系元素自身的影響，使對(duì)于鑭系元素自身的影響，使 15 種鑭系元素的半徑相似，性質(zhì)相近，分離困難。種鑭系元素的半徑相似，性質(zhì)相近，分離困難。 對(duì)于鑭后元素的影響，使得第二、第三過(guò)渡系的同族元素半徑相近，性質(zhì)相近，分離困難。對(duì)于鑭后元素的影響，使得第二、第三過(guò)渡系的同族元素半徑相近，性質(zhì)相近，分離困難。 第19頁(yè)/共37頁(yè) (c)同族中同族中 同族中，從上到下，有兩種因素影響原子半徑的變化趨勢(shì)同族中，從上到下，有兩種因素影響原子半徑的變化趨勢(shì) 核電荷核電荷 Z

13、增加許多，對(duì)電子吸引力增大，增加許多，對(duì)電子吸引力增大， 使使 r 減??；減??； 核外電子增多，增加一個(gè)電子層，使核外電子增多，增加一個(gè)電子層，使 r 增大。增大。 主族元素主族元素 Li 123 pm Na 154 pm K 203 pm Rb 216 pm Cs 235 pm 在這一對(duì)矛盾中，在這一對(duì)矛盾中， 起主導(dǎo)作用。同族中，從上到下，原子半徑增大。起主導(dǎo)作用。同族中，從上到下，原子半徑增大。第20頁(yè)/共37頁(yè)副族元素副族元素 Ti V Cr r/pm 132 122 118 Zr Nb Mo 145 134 130 Hf Ta W 144 134 130 第二過(guò)渡系列比第一過(guò)渡系列原

14、子半徑第二過(guò)渡系列比第一過(guò)渡系列原子半徑 r 增大增大 1213 pm。4-2 電離能電離能 第三過(guò)渡系列和第二過(guò)渡系列原子半徑第三過(guò)渡系列和第二過(guò)渡系列原子半徑 r 相近或相等相近或相等。這是鑭系收縮的影響結(jié)果。這是鑭系收縮的影響結(jié)果。 1 基本概念基本概念 使一個(gè)原子失去一個(gè)電子變成正離子是需要吸收能量的。使一個(gè)原子失去一個(gè)電子變成正離子是需要吸收能量的。 H ( g ) H+ ( g ) + e H 0 吸熱吸熱 這一過(guò)程這一過(guò)程相當(dāng)于相當(dāng)于 1s 態(tài)態(tài)電子電子 自由電子自由電子第21頁(yè)/共37頁(yè) 怎樣討論這一過(guò)程的能量變化呢怎樣討論這一過(guò)程的能量變化呢 ？ 1 電子伏特的能量為，一個(gè)電

15、子電子伏特的能量為，一個(gè)電子 ( 電量電量 = 1.602 1019 庫(kù)侖庫(kù)侖 )通過(guò)電壓為通過(guò)電壓為 1 伏特的電場(chǎng)時(shí)的電功。伏特的電場(chǎng)時(shí)的電功。1.602 1019 庫(kù)侖庫(kù)侖 1 伏特伏特 = 1.602 1019 焦耳焦耳 因?yàn)橐驗(yàn)?E = 13.6 ( )2 eV， 所以所以 E1s = 13.6 eV ， 而而 E自由自由 = 13.6 ( )2 eV nZnZlimn 1s 態(tài)態(tài)電子電子 自由電子自由電子 E = E自由自由 E1s 因而因而 E = 0 ( 13.6 ) = 13.6 ( eV ) 于是反應(yīng)中電離出于是反應(yīng)中電離出 1 mol 電子所需的能量為：電子所需的能量為：

16、 E = 1.602 1019 13.6 6.02 1023 = 1312 ( kJmol1 )第22頁(yè)/共37頁(yè) 電離能的定義電離能的定義 某元素某元素 1 mol 基態(tài)氣態(tài)原子，失去最高能級(jí)的基態(tài)氣態(tài)原子，失去最高能級(jí)的 1 個(gè)電子，形成個(gè)電子，形成 1 mol 氣態(tài)離子氣態(tài)離子 ( M+ ) 所吸收的能量，叫這種元素的第一電離能所吸收的能量，叫這種元素的第一電離能 ( 用用 I1 表示表示 ) 。 電離能經(jīng)常以電離能經(jīng)常以 1 mol 原子為單位進(jìn)行計(jì)算，所以電離能的物理學(xué)單位是原子為單位進(jìn)行計(jì)算，所以電離能的物理學(xué)單位是 kJmol1 。 H 的第一電離能為的第一電離能為 1312 k

17、Jmol1 。這個(gè)數(shù)值與前面計(jì)算的這個(gè)數(shù)值與前面計(jì)算的 1s 電子變成自由電子時(shí)的能量很一致。因?yàn)閱坞娮芋w系的計(jì)算，準(zhǔn)確度高。一般來(lái)說(shuō)電離能數(shù)據(jù)是通過(guò)光譜實(shí)驗(yàn)得到的。電子變成自由電子時(shí)的能量很一致。因?yàn)閱坞娮芋w系的計(jì)算，準(zhǔn)確度高。一般來(lái)說(shuō)電離能數(shù)據(jù)是通過(guò)光譜實(shí)驗(yàn)得到的。 1 mol 氣態(tài)離子氣態(tài)離子 ( M+ ) 繼續(xù)失去最高能級(jí)的繼續(xù)失去最高能級(jí)的 1 mol 電子，形成電子，形成 1 mol 氣態(tài)離子氣態(tài)離子 ( M2+ ) 所吸收的能量則為第二電離能所吸收的能量則為第二電離能 I2 。 即即 M ( g ) M+ ( g ) + e H = I1 M+( g ) M2+ ( g ) +

18、e H = I2 用類似的方法定義用類似的方法定義 I3 ，I4 ， In 。第23頁(yè)/共37頁(yè) 2 第一電離能的變化規(guī)律第一電離能的變化規(guī)律 同周期中，從左向右，核電荷同周期中，從左向右，核電荷 Z 增大，原子半徑增大，原子半徑 r 減小減小。核對(duì)電子的吸引增強(qiáng)核對(duì)電子的吸引增強(qiáng)，愈來(lái)愈不易失去電子愈來(lái)愈不易失去電子，所以所以第一電離能第一電離能 I1 增大增大。 (1) 同周期中同周期中 短周期主族元素短周期主族元素 I1 / kJmol 1 Li Be B C N O F Ne 520 900 801 1086 1402 1314 1681 2081 B 硼硼 電子結(jié)構(gòu)為電子結(jié)構(gòu)為 He

19、 2s2 2p1， 失去失去 2p 的一個(gè)電子，達(dá)到類似于的一個(gè)電子，達(dá)到類似于 Be 的的 2s2 全充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。所以其全充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。所以其 I1 小于小于 Be 。 規(guī)律是從左向右第一電離能規(guī)律是從左向右第一電離能增大增大。但是有兩處出現(xiàn)反常。但是有兩處出現(xiàn)反常。 B Be 和和 O N第24頁(yè)/共37頁(yè) N 氮氮 電子結(jié)構(gòu)為電子結(jié)構(gòu)為 He 2s2 2p3， 2p3 為半充滿結(jié)構(gòu)，比較穩(wěn)定，不易失去電子。為半充滿結(jié)構(gòu)，比較穩(wěn)定，不易失去電子。I1 增大明顯。增大明顯。 O 氧氧 電子結(jié)構(gòu)為電子結(jié)構(gòu)為 He 2s2 2p4 ， 失去失去 2p4 的一個(gè)電子，即可達(dá)到的一個(gè)電子，即可

20、達(dá)到 2p3 半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。所以半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。所以 I1 有所降低，以至于小于氮的第一電離能。有所降低，以至于小于氮的第一電離能。 Ne 氖氖 電子結(jié)構(gòu)為電子結(jié)構(gòu)為 He 2s2 2p6 ， 為全充滿結(jié)構(gòu)，不易失去電子，為全充滿結(jié)構(gòu)，不易失去電子， 所以其電離能在同周期中最大。所以其電離能在同周期中最大。副族元素副族元素 I1 / kJmol1 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 631 658 650 653 717 759 758 737 746 906 總趨勢(shì)上看，長(zhǎng)周期副族元素的電離能隨總趨勢(shì)上看，長(zhǎng)周期副族元素的電離能隨 Z 的增加而增加，但增加的幅度較主族

21、元素小些。的增加而增加，但增加的幅度較主族元素小些。第25頁(yè)/共37頁(yè) Zn 的電子結(jié)構(gòu)為的電子結(jié)構(gòu)為 Ar 3d10 4s2，屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不易失去電子，所以屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不易失去電子，所以 Zn 的的 I1 比較大。比較大。 原因是副族元素的原子半徑減小的幅度較主族元素小。原因是副族元素的原子半徑減小的幅度較主族元素小。內(nèi)過(guò)渡元素第一電離能增加的幅度更小，且規(guī)律性更差。內(nèi)過(guò)渡元素第一電離能增加的幅度更小，且規(guī)律性更差。 ( 2) 同族中同族中 同族中自上而下，有互相矛盾的兩種因素影響電離能變化。同族中自上而下，有互相矛盾的兩種因素影響電離能變化。 核電荷數(shù)核電荷數(shù) Z 增大，核對(duì)電子吸引力

22、增大。增大，核對(duì)電子吸引力增大。I 增大增大； 電子層增加，原子半徑增大，電子離核遠(yuǎn)，核對(duì)電子吸引力減小。電子層增加，原子半徑增大，電子離核遠(yuǎn)，核對(duì)電子吸引力減小。 I 減小。減小。 這對(duì)矛盾中，這對(duì)矛盾中， 所以，同族中自上而下，元素的電離能減小。所以，同族中自上而下，元素的電離能減小。第26頁(yè)/共37頁(yè) 副族元素的電離能副族元素的電離能 第二過(guò)渡系列明顯小于第二過(guò)渡系列明顯小于 第三過(guò)渡系列。原因是第二、三過(guò)渡系的半徑相近，但第三過(guò)渡系列的核電荷數(shù)要比第二過(guò)渡系列大得多。第三過(guò)渡系列。原因是第二、三過(guò)渡系的半徑相近，但第三過(guò)渡系列的核電荷數(shù)要比第二過(guò)渡系列大得多。I1 / kJmol1 B

23、e 900 Mg 738 Ca 590 Sr 550 Ba 503 I 變小變小 Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu ZnI1/ kJmol - 1 658 650 653 717 759 758 737 746 906 Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag CdI1/ kJmol - 1 660 664 685 702 711 720 805 731 868 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au HgI1/ kJmol - 1 654 761 770 760 840 880 870 890 1007第27頁(yè)/共37頁(yè) 3 電離能與價(jià)態(tài)之間的關(guān)系電離能與價(jià)態(tài)之間的關(guān)

24、系 首先要明確，失去電子形成正離子后，首先要明確，失去電子形成正離子后， 有效核電荷數(shù)有效核電荷數(shù) Z* 增加，半徑增加，半徑 r 減小，故核對(duì)電子引力大，再失去電子更加不易。所以對(duì)于一種元素而言有減小，故核對(duì)電子引力大，再失去電子更加不易。所以對(duì)于一種元素而言有 I1 I2 I3 I4 結(jié)論結(jié)論 電離能逐級(jí)加大。電離能逐級(jí)加大。 分析下列數(shù)據(jù)，探討電離能與價(jià)態(tài)之間的關(guān)系。分析下列數(shù)據(jù)，探討電離能與價(jià)態(tài)之間的關(guān)系。 I1 I2 I3 I4 I5 I6 Li 520 7289 11815 Be 900 1757 14849 21007 B 801 2427 3660 25026 C 1086 2

25、353 4621 6223 37830 47277 N 1402 2856 4578 7475 9445 53266 電離能電離能 kJmol-1第28頁(yè)/共37頁(yè) I1 I2 I3 I4 I5 I6 Li 520 7289 11815 Be 900 1757 14849 21007 B 801 2427 3660 25026 C 1086 2353 4621 6223 37830 47277 N 1402 2856 4578 7475 9445 53266 電離能電離能 kJmol-1 Li = 14.02 倍，擴(kuò)大倍，擴(kuò)大 14 倍。倍。I2 過(guò)大，不易生成過(guò)大，不易生成 + 2 價(jià)離子，

26、所以鋰經(jīng)常以價(jià)離子，所以鋰經(jīng)常以 + 1 價(jià)態(tài)存在，形成價(jià)態(tài)存在，形成 Li + 。12II12II Be = 1.95 倍，倍， = 8.45 倍。倍。 I3 過(guò)大，不易生成過(guò)大，不易生成 + 3 價(jià)離子，所以鈹經(jīng)常以價(jià)離子，所以鈹經(jīng)常以 + 2 價(jià)態(tài)存在，形成價(jià)態(tài)存在，形成 Be2+。23II第29頁(yè)/共37頁(yè) I1 I2 I3 I4 I5 I6 B 801 2427 3660 25026 C 1086 2353 4621 6223 37830 47277 N 1402 2856 4578 7475 9445 53266 電離能電離能 kJmol-123II34II B = 1.38 倍，

27、倍， = 6.83 倍。倍。 I4 過(guò)大，所以過(guò)大，所以 B ( IV ) 不易形成，不易形成，B ( III ) 是常見(jiàn)價(jià)態(tài)。是常見(jiàn)價(jià)態(tài)。34II45II C = 1.35 倍，倍， = 6.08 倍。倍。 I5 過(guò)大，所以過(guò)大，所以 C ( V ) 不易形成，不易形成， C ( IV ) 是常見(jiàn)價(jià)態(tài)。是常見(jiàn)價(jià)態(tài)。 56II N = 1.26 倍，倍， = 5.67 倍。倍。 I6 過(guò)大，所以過(guò)大，所以 N ( VI ) 不易形成，不易形成， N ( V ) 是常見(jiàn)價(jià)態(tài)。是常見(jiàn)價(jià)態(tài)。45II第30頁(yè)/共37頁(yè) 1 概念概念 1 mol 某元素的基態(tài)氣態(tài)原子，得到某元素的基態(tài)氣態(tài)原子，得到 1

28、mol 電子，形成氣態(tài)負(fù)離子電子，形成氣態(tài)負(fù)離子 ( M ) 時(shí)所放出的能量，叫該元素的第一電子親合能。用時(shí)所放出的能量，叫該元素的第一電子親合能。用 E1 表示。同樣有表示。同樣有 E2 ，E3 ，E4 等。等。 例如例如 F ( g ) + e = F ( g ) H = 322 kJmol 1 ， 則則 E1 = H = 322 kJmol 1 4-3 電子親合能電子親合能 2 第一電子親合能在周期表中的變化第一電子親合能在周期表中的變化 若原子的核電荷若原子的核電荷 Z 大，原子半徑大，原子半徑 r 小，核對(duì)電子引力大，結(jié)合電子后釋放的能量多，于是電子親合能小，核對(duì)電子引力大，結(jié)合電子

29、后釋放的能量多，于是電子親合能 E 大。大。 測(cè)得的電子親合能數(shù)據(jù)不全，有些是計(jì)算出來(lái)的。測(cè)得的電子親合能數(shù)據(jù)不全，有些是計(jì)算出來(lái)的。 必須注意的是，電子親合能定義為形成負(fù)離子時(shí)所放出的能量，所以電子親合能必須注意的是，電子親合能定義為形成負(fù)離子時(shí)所放出的能量，所以電子親合能 E 的符號(hào)與過(guò)程的的符號(hào)與過(guò)程的 H 的符號(hào)相反。的符號(hào)相反。第31頁(yè)/共37頁(yè) 因?yàn)橐驗(yàn)?N 的電子結(jié)構(gòu)為的電子結(jié)構(gòu)為 He 2s2 2p3， 2p 軌道半充滿軌道半充滿，比較穩(wěn)定比較穩(wěn)定。故。故 N 原子原子不易得電子不易得電子，如果得到電子如果得到電子，非但不釋放能量非但不釋放能量，反而要吸收能量反而要吸收能量。所

30、以所以 E 為負(fù)值為負(fù)值。 從上到下電子親合能逐漸變小，從上到下電子親合能逐漸變小，但 F 元素反常元素反常。 因?yàn)橐驗(yàn)?F 的原子的原子半徑半徑非常非常小小，電子云密度大電子云密度大，排斥外來(lái)電子排斥外來(lái)電子，不易與之結(jié)合不易與之結(jié)合，所以所以 E 反而比較小反而比較小。 同主族同主族 F 322 Cl 348.7 Br 324.5 I 295 E kJmol1 出于同種原因出于同種原因，O 元素比同族的元素比同族的 S 元素和元素和 Se 元素的電子親合能小。元素的電子親合能小。負(fù)值表示的是吸熱，還是放熱負(fù)值表示的是吸熱，還是放熱 ？為何為負(fù)值？為何為負(fù)值？ 同周期同周期 B C N O

31、F E / kJmol 1 23 122 ( 58 ) 141 322 從左向右，電子親合能從左向右，電子親合能 E 增大，其中氮元素的增大，其中氮元素的 ( 58 ) 是是計(jì)算值。計(jì)算值。第32頁(yè)/共37頁(yè) 既然既然 F 的電子親合能比的電子親合能比 Cl 的電子親合能小，為何的電子親合能小，為何 F2 反而比反而比 Cl2 活潑呢活潑呢 ? 注意，這是注意，這是 F2 與與 Cl2 兩種物質(zhì)的化學(xué)活性的比較，或者說(shuō)是分子活潑性的比較，而不是原子活潑性的比較。兩種物質(zhì)的化學(xué)活性的比較，或者說(shuō)是分子活潑性的比較，而不是原子活潑性的比較。 首先看首先看分子的離解能分子的離解能 1/2 F2 (

32、g ) F ( g ) H1 = 154.8 kJmol 1 1/2 Cl2 ( g ) Cl ( g ) H2 = 239.7 kJmol 1 再看電子親合能再看電子親合能 F ( g ) + e F ( g ) H3 = 322 kJmol 1 Cl ( g ) + e Cl ( g ) H4 = 348.7 kJmol 1 1/2 F2 ( g ) F ( g ) F ( g ) H5 = H1 + H3 第33頁(yè)/共37頁(yè) 綜合考慮綜合考慮分子的離解能，元素的電子親合能，結(jié)果分子的離解能，元素的電子親合能，結(jié)果H5 H6 ，即氟的反應(yīng)比氯的相應(yīng)反應(yīng)釋放的能量多。即氟的反應(yīng)比氯的相應(yīng)反應(yīng)釋放的能量多。 所以，所以，F(xiàn)2 比比 Cl2 更活潑。更活潑。 1/2 Cl2 ( g ) Cl ( g ) Cl ( g ) H6 = H2 + H4 = 239.7 + ( 348.7 ) = 109 （ kJmol ） H5 = 154.8 + ( 322 ) = 167.2（ kJmol ）4-4 元素的電負(fù)性元素的電負(fù)性 電離能電離能 I ，表示