原子結(jié)構(gòu)與元素周期律案例學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1原子結(jié)構(gòu)與元素原子結(jié)構(gòu)與元素(yun s)周期律案例周期律案例第一頁，共43頁。1. 1. 核外電子的運動核外電子的運動(yndng)(yndng)狀態(tài)狀態(tài) 原子軌道原子軌道和電子云和電子云 2 2的概念的概念 原子軌道原子軌道, ,電子云的圖象表示（電子云的圖象表示（s s、p p、d d軌道）軌道）2. 2. 四個量子數(shù)的物理意義和取值規(guī)則四個量子數(shù)的物理意義和取值規(guī)則3. 3. 氫原子與多電子原子的區(qū)別氫原子與多電子原子的區(qū)別4. 4. 原子的電子排布與價層電子構(gòu)型。原子的電子排布與價層電子構(gòu)型。 屏蔽效應(yīng)、鉆穿效應(yīng)、核外電子排布的三原則、屏蔽效應(yīng)、鉆穿效應(yīng)、核外電子排布的三原則

2、、5. 5. 原子性質(zhì)的周期性：半徑；電離勢；親合能；電負(fù)性原子性質(zhì)的周期性：半徑；電離勢；親合能；電負(fù)性 第1頁/共43頁第二頁，共43頁。一、氫原子光譜一、氫原子光譜(gungp) (gungp) 稀薄氫氣在高電壓下放電時，稀薄氫氣在高電壓下放電時，發(fā)出的光經(jīng)棱鏡發(fā)出的光經(jīng)棱鏡(lngjng)(lngjng)色色散在屏幕上所得到的線狀光散在屏幕上所得到的線狀光譜譜經(jīng)驗關(guān)系式（里德堡方程）經(jīng)驗關(guān)系式（里德堡方程）: : 2212111()Rnn解釋：經(jīng)典物理學(xué)的尷尬解釋：經(jīng)典物理學(xué)的尷尬 光譜應(yīng)是連續(xù)光譜應(yīng)是連續(xù)? ? 原子是不穩(wěn)定體系原子是不穩(wěn)定體系? ? 第2頁/共43頁第三頁，共43頁

3、。二、波爾理論二、波爾理論(lln) (lln) （Bohrs ModelBohrs Model） 1. 1. 三個基本三個基本(jbn)(jbn)假設(shè)假設(shè)（1 1）定態(tài)假設(shè)）定態(tài)假設(shè)(jish)(jish)（2 2）軌道角動量量子化）軌道角動量量子化（3 3）量子躍遷假設(shè)）量子躍遷假設(shè)軌道角動量軌道角動量L L等于等于h / 2h / 2的正整數(shù)倍的正整數(shù)倍 電子的軌道和能量是量子化的電子的軌道和能量是量子化的 原子從較高的定態(tài)原子從較高的定態(tài)E En n躍遷到另一個較低的定態(tài)躍遷到另一個較低的定態(tài)E Ek k時，時，才會有輻射產(chǎn)生，發(fā)出光子才會有輻射產(chǎn)生，發(fā)出光子 2. 2. 氫原子的電子

4、軌道半徑和能級氫原子的電子軌道半徑和能級 （1 1）軌道量子化）軌道量子化 222012(),1,2,3nhrnn rnme2110125.29 10( )hrmme玻爾半徑玻爾半徑 （2 2）能級量子化）能級量子化 4122013.68meEeVh 41222201(),1,2,38nEmeEnnhn基態(tài)能級基態(tài)能級 其中其中其中其中第3頁/共43頁第四頁，共43頁。3. 3. 對光譜對光譜(gungp)(gungp)規(guī)律解釋規(guī)律解釋 （1 1）里德伯常數(shù)）里德伯常數(shù)(chngsh)(chngsh)的理論值的理論值 實驗實驗(shyn)(shyn)值值R=1.0967758R=1.09677

5、58107m-1 107m-1 4712301.0973731 108meRmh c理論值（2 2）能級和光譜線系的形成）能級和光譜線系的形成 BohrBohr的氫原子圖像的氫原子圖像 第4頁/共43頁第五頁，共43頁。5 5玻爾理論玻爾理論(lln)(lln)的成功的成功指出了經(jīng)典物理的規(guī)律，不能完全適用于原子內(nèi)部，提出指出了經(jīng)典物理的規(guī)律，不能完全適用于原子內(nèi)部，提出了微觀體系特有了微觀體系特有(t yu)(t yu)的量子規(guī)律的量子規(guī)律 （a a）比較成功）比較成功(chnggng)(chnggng)地解釋了氫原子和類氫離子光譜線地解釋了氫原子和類氫離子光譜線 （b b）計算出來的氫原子

6、的軌道半徑及能級與實驗值非常接近）計算出來的氫原子的軌道半徑及能級與實驗值非常接近。 6 6玻爾理論的局限性玻爾理論的局限性 (a) (a) 不能解釋多電子原子的光譜線不能解釋多電子原子的光譜線 (b) (b) 不能解釋氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)不能解釋氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu) (c) (c) 不能計算譜線的強度不能計算譜線的強度 （d d）邏輯上不自洽）邏輯上不自洽 （c c）說明了原子的穩(wěn)定性）說明了原子的穩(wěn)定性， 第5頁/共43頁第六頁，共43頁。三、微觀粒子的波粒二象性三、微觀粒子的波粒二象性1. 1. 要點要點(yodin) (yodin) （1 1）實物粒子）實物粒子(lz)(lz)是粒子是

7、粒子(lz)(lz)性和波動性性和波動性的統(tǒng)一的統(tǒng)一 (2) E = h P = mv = h/ (2) E = h P = mv = h/ 德布羅意波，也叫物質(zhì)波德布羅意波，也叫物質(zhì)波2. 2. 對氫原子軌道對氫原子軌道(gudo)(gudo)量子化的解釋量子化的解釋 2 rnhp2hpnr2hLmvrrpnn 3 3、德布羅意波的物理意義、德布羅意波的物理意義 德布羅意波的強度和微觀粒子德布羅意波的強度和微觀粒子在某處附近出現(xiàn)的概率密度在某處附近出現(xiàn)的概率密度(probability density)(probability density)成正比成正比 概率波概率波 慢速電子衍射實驗示意

8、圖慢速電子衍射實驗示意圖 第6頁/共43頁第七頁，共43頁。四、不確定四、不確定(qudng)(qudng)原理（原理（The Uncertainty PrincipleThe Uncertainty Principle） 不確定關(guān)系是自然界的客觀規(guī)律，不是測量不確定關(guān)系是自然界的客觀規(guī)律，不是測量(cling)(cling)技技術(shù)和主觀能力的問題，是量子理論中的一個重要概念術(shù)和主觀能力的問題，是量子理論中的一個重要概念 1 1、要點、要點: : 同時準(zhǔn)確地測定微觀粒子的動量和位置同時準(zhǔn)確地測定微觀粒子的動量和位置(wi zhi)(wi zhi)是是不可能的不可能的 42xhxp 3 3、原子

9、軌道概念的自然形成、原子軌道概念的自然形成 ：對于微觀粒子的運動軌跡：對于微觀粒子的運動軌跡，不能象經(jīng)典力學(xué)所描寫的那樣有確定的運動軌跡，只能，不能象經(jīng)典力學(xué)所描寫的那樣有確定的運動軌跡，只能用統(tǒng)計的方法來描述電子在原子核周圍某處出現(xiàn)的幾率。用統(tǒng)計的方法來描述電子在原子核周圍某處出現(xiàn)的幾率。 2 2、不確定原理是微觀粒子第二個顯著的運動特點。、不確定原理是微觀粒子第二個顯著的運動特點。 第7頁/共43頁第八頁，共43頁。五、量子力學(xué)五、量子力學(xué)(lin z l xu)(lin z l xu)和原子軌道和原子軌道 波函數(shù)波函數(shù)（Quantum Mechanics and Atomic Orbit

10、alsQuantum Mechanics and Atomic OrbitalsWave functionWave function） 1. 1. 薛定諤方程薛定諤方程(fngchng)(Schrodinger equation) (fngchng)(Schrodinger equation) 0)(8222VEhmE E：總能量，：總能量，V V：勢能：勢能(shnng)(shnng)，h h：普朗克常數(shù)：普朗克常數(shù) 6.626 6.626 10 103 4 Js3 4 Js，2222222xyz 解薛定諤方程的目的就是求出波函數(shù)解薛定諤方程的目的就是求出波函數(shù)以及與其對以及與其對應(yīng)的能量應(yīng)

11、的能量E E 第8頁/共43頁第九頁，共43頁。2 2、波函數(shù)（、波函數(shù)（Wave functionWave function）( ) ( ) （1) 1)描述核外電子運動描述核外電子運動(yndng)(yndng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 沒有沒有(mi yu)(mi yu)直接的物理意義直接的物理意義 空間和時間空間和時間(shjin)(shjin)的函數(shù)的函數(shù) （2 2）波函數(shù)的意義：）波函數(shù)的意義： 絕對值平方絕對值平方| | | | 2 2表示電子在核外某一點的幾率密度表示電子在核外某一點的幾率密度3 3量子數(shù)（量子數(shù)（quantum numbersquantum numbe

12、rs） 名稱名稱符號符號意義意義取值范圍取值范圍主量子數(shù)主量子數(shù)n n離核遠(yuǎn)近，軌道離核遠(yuǎn)近，軌道能量能量正整數(shù)正整數(shù)（1,21,2）電子層電子層 (K,L,M,N)(K,L,M,N)角量子數(shù)角量子數(shù)l l軌道形狀，角動軌道形狀，角動量量, ,軌道能量軌道能量( (除除單電子單電子) )0,0,n-1n-1電子亞層（電子亞層（s,p,d,fs,p,d,f）磁量子數(shù)磁量子數(shù)mm軌道空間生長方軌道空間生長方向向, ,與能量無關(guān)與能量無關(guān)-l,-l,+l+l角動量在空間給定方角動量在空間給定方向上的大小向上的大小等價（簡并）軌道等價（簡并）軌道第9頁/共43頁第十頁，共43頁。原子原子(yunz)(

13、yunz)中每個波函數(shù)都可以用這里介紹中每個波函數(shù)都可以用這里介紹的三個量子數(shù)來確定的三個量子數(shù)來確定. .例例2 2：判斷下列：判斷下列(xili)(xili)各組量子數(shù)是否合理？各組量子數(shù)是否合理？ n=2 n=2，l=1l=1，m=0m=0 n=2 n=2，l=2l=2，m=-1m=-1 n=3 n=3，l=0l=0，m=0m=0 n=3 n=3，l=1l=1，m=2m=2 n=4 n=4，l=0l=0，m=-1m=-1 n=1 n=1，l=2l=2，m=2m=2第10頁/共43頁第十一頁，共43頁。4 4、原子軌道、原子軌道 （1 1） 把把n, l, mln, l, ml都有確定都有

14、確定(qudng)(qudng)值的波函數(shù)成為原值的波函數(shù)成為原子軌道，子軌道，（2 2） 符號符號(fho)(fho)表示表示: : 即用即用n,l,mn,l,m表示原子軌道。其表示原子軌道。其中中n n由由n n的取值的取值1 1，2 2，3 3 等數(shù)字表示；等數(shù)字表示；l l的取值的取值0,1,2,3, 0,1,2,3, 等分別用等分別用s,p,d,fs,p,d,f等符號等符號(fho)(fho)表示；表示；mm的符號的符號(fho)(fho)用角度波函數(shù)的最大絕對值在直角坐標(biāo)系的用角度波函數(shù)的最大絕對值在直角坐標(biāo)系的軸向軸向x,y,zx,y,z表示，寫在表示，寫在l l的右下標(biāo)。的右下

15、標(biāo)。 組態(tài)組態(tài)( (狀態(tài)狀態(tài)(zhungti)(zhungti)符號符號軌道數(shù)量軌道數(shù)量2n2n2 2軌道軌道-m-m值值第11頁/共43頁第十二頁，共43頁。 (3) (3) 波函數(shù)波函數(shù)( )( )的描述的描述(mio sh) (mio sh) z = rcosz = rcos，y = rsinsiny = rsinsin，x = rsincos x = rsincos (x (x，y y，z)z)坐標(biāo)變換 (r(r，) ) 分離分離(fnl)(fnl)變量：變量： (r (r，) R (r) Y () R (r) Y (，) ) R (r): R (r): 波函數(shù)的徑向波函數(shù)的徑向(jn

16、 xin)(jn xin)分布分布 Y (,):Y (,):波函數(shù)的角度分布波函數(shù)的角度分布 與主量子數(shù)和角量子數(shù)有關(guān)與主量子數(shù)和角量子數(shù)有關(guān) 與角量子數(shù)和磁量子數(shù)有關(guān)與角量子數(shù)和磁量子數(shù)有關(guān) a. a.直角坐標(biāo)向球坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換直角坐標(biāo)向球坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換 b b有正負(fù)有正負(fù), ,函數(shù)圖形也有正負(fù)函數(shù)圖形也有正負(fù) 第12頁/共43頁第十三頁，共43頁。5 5、電子云：原子軌道的直觀、電子云：原子軌道的直觀(zhgun)(zhgun)定性描述定性描述 (ii) (ii) 用小黑點的疏密表示空間各處用小黑點的疏密表示空間各處電子幾率密度電子幾率密度(md)(md)大小大小 , ,得到得到電子云圖電子云圖(

17、i) (i) 波函數(shù)的絕對值平方波函數(shù)的絕對值平方| | 2| | 2表示電子在核外某一點的幾率表示電子在核外某一點的幾率密度。在空間某點密度。在空間某點(r (r，)附近的一個體積附近的一個體積(tj)(tj)元元dd中，電子出現(xiàn)的幾率為中，電子出現(xiàn)的幾率為| | 2d| | 2d。 6 6原子軌道和電子云的空間圖像（重點）原子軌道和電子云的空間圖像（重點） 分部處理分部處理: :徑向部分和角度部分徑向部分和角度部分（1 1）電子云的徑向分布圖）電子云的徑向分布圖 電子在半徑為電子在半徑為r r，厚度為，厚度為drdr的薄球殼的薄球殼中出現(xiàn)的幾率為中出現(xiàn)的幾率為4r4r2 2R R2 2(r

18、) (r) 4r2R2(r)R2(r)只表示電子出現(xiàn)幾率大小與離只表示電子出現(xiàn)幾率大小與離核遠(yuǎn)近的關(guān)系。核遠(yuǎn)近的關(guān)系。第13頁/共43頁第十四頁，共43頁。對于對于(duy)n(duy)n和和l l確定的軌確定的軌道有道有n-ln-l個峰，即（個峰，即（n-ln-l）個極）個極大值大值 同一層內(nèi)的不同同一層內(nèi)的不同(b tn)l(b tn)l值值的峰位的峰位 R2(r)第14頁/共43頁第十五頁，共43頁。（2 2） 原子軌道的角度原子軌道的角度(jiod)(jiod)分布圖分布圖 a. a. 原子軌道的角度原子軌道的角度(jiod)(jiod)波函數(shù)波函數(shù)Y Y（，）隨角度）隨角度(jiod

19、)(jiod)，變化的圖形。變化的圖形。b.b.繪制：以原子核為坐標(biāo)原點，引出方向為繪制：以原子核為坐標(biāo)原點，引出方向為，的線段的線段，取其長度為，取其長度為Y Y的絕對值，將所有這些線段的端點連接起來的絕對值，將所有這些線段的端點連接起來，在空間形成，在空間形成(xngchng)(xngchng)一個立體曲面。一個立體曲面。 c. Yc. Y（，）取決于）取決于l l及及mm量子數(shù)，與主量子數(shù)量子數(shù)，與主量子數(shù)n n無關(guān)。只無關(guān)。只要量子數(shù)要量子數(shù)l l和和mm相同的原子軌道，它們的角度分布圖相同相同的原子軌道，它們的角度分布圖相同 d. d. 各種軌道的角度分布圖各種軌道的角度分布圖（i

20、i）s s軌道的角度分布圖軌道的角度分布圖 球形球形 第15頁/共43頁第十六頁，共43頁。（ii ii）p p軌道軌道(gudo)(gudo)的角度分布圖的角度分布圖 淺色淺色(qin s)(qin s)為為“”號，深色為號，深色為“”號號 紡錘形紡錘形 （iii iii）d d軌道軌道(gudo)(gudo)的角度分布圖的角度分布圖 葉瓣形葉瓣形 空間伸展的極大值方向；空間伸展的極大值方向；正負(fù)號（對稱性）。正負(fù)號（對稱性）。第16頁/共43頁第十七頁，共43頁。（3 3）電子云的角度）電子云的角度(jiod)(jiod)分布圖分布圖 a a即即Y 2(Y 2(，)隨角度隨角度(，)變化變

21、化(binhu)(binhu)的圖的圖形形 xyz2pzY2pxYxyz2pyYxyzxyz22pzY22pxYxyzxyz22pyYb b電子云角度電子云角度(jiod)(jiod)分布分布圖與原子軌道角度圖與原子軌道角度(jiod)(jiod)分布圖的區(qū)別：分布圖的區(qū)別： (i) (i) 有無正負(fù)值有無正負(fù)值(ii) (ii) 形狀相似，但電子云瘦一點形狀相似，但電子云瘦一點。 電子云的徑向分布圖和角度分電子云的徑向分布圖和角度分布圖只是反映出電子云的兩個布圖只是反映出電子云的兩個側(cè)面，它們都不能完整地表示側(cè)面，它們都不能完整地表示出電子云的形狀出電子云的形狀。 7.7.實際電子云圖實際電

22、子云圖第17頁/共43頁第十八頁，共43頁。一、多原子電子一、多原子電子(dinz)(dinz)的能級的能級 1 1、類氫原子的能級、類氫原子的能級(nngj) (nngj) 2213.6nsnpndnfZEEEEeVn 20.053 n= (nm)Znr能量能量 半徑半徑 2 2中心勢場模型中心勢場模型 (1) (1) 基本思想：基本思想：把多電子原子結(jié)構(gòu)簡化為單電子結(jié)構(gòu)。把多電子原子結(jié)構(gòu)簡化為單電子結(jié)構(gòu)。 (2) (2) 用有效核電荷（用有效核電荷（effective nuclear effective nuclear chargecharge）(Z(Z* * ) )替代核電荷數(shù)替代核電荷

23、數(shù)(Z)(Z)，則多電子，則多電子原子中第原子中第i i個電子的基態(tài)能量：個電子的基態(tài)能量：*2213.6iiZEeVn 3 3屏蔽效應(yīng)（屏蔽效應(yīng)（Screening effectScreening effect） (1) (1) 在多電子原子中，由于電子間的排斥作用而減小在多電子原子中，由于電子間的排斥作用而減小核對電子地吸引，從而引起有效核電荷降低，這種現(xiàn)核對電子地吸引，從而引起有效核電荷降低，這種現(xiàn)象稱為屏蔽效應(yīng)。象稱為屏蔽效應(yīng)。 第18頁/共43頁第十九頁，共43頁。 (2) (2) 屏蔽屏蔽(pngb)(pngb)常數(shù)常數(shù) i i的計算：斯萊脫規(guī)則（的計算：斯萊脫規(guī)則（Slaters

24、 ruleSlaters rule） a a軌道軌道(gudo)(gudo)分組：分組： (1s) (1s)，(2s(2s，2p)2p)，(3s(3s，3p)3p)，(3d)(3d)，(4s(4s，4p)4p)，(4d)(4d)，(4f)(4f)，(5s(5s，5p); 5p); b b后面后面(hu mian)(hu mian)組電子對前組電子屏蔽為組電子對前組電子屏蔽為0; 0; c c同組電子間屏蔽系數(shù)同組電子間屏蔽系數(shù) = 0.35= 0.35，1s 1s軌道的軌道的 = 0.30= 0.30； d d被屏蔽電子為被屏蔽電子為nsns或或npnp電子時，電子時， (n(n 1) 1)

25、軌道組上的電子軌道組上的電子: : = 0.85= 0.85，更內(nèi)軌道組電子，更內(nèi)軌道組電子: : = 1.00 = 1.00； e e被屏蔽電子為被屏蔽電子為ndnd或或nfnf電子，前面軌道組電子電子，前面軌道組電子: : = 1.00 = 1.00例題例題：計算鐵原子中各個能級上一個電子的屏蔽常數(shù)：計算鐵原子中各個能級上一個電子的屏蔽常數(shù) 值值和有效核電荷數(shù)和有效核電荷數(shù)Z Zi i。 解解：（：（1 1）1s 1s： = 0.30= 0.30； Z Z* * = 26 = 26 0.30 = 25.7 0.30 = 25.7 （2 2）2s2s或或2p2p： = 4.15= 4.15，

26、 Z Z* * = 26 = 26 4.15 = 21.85 4.15 = 21.85 （3 3）3s3s或或3p3p： = 11.25= 11.25， Z Z* * = = 26 26 11.25 = 14.75 11.25 = 14.75 （4 4）3d3d： = 19.75= 19.75， Z Z* * = 26 = 26 19.75 = 6.25 19.75 = 6.25 （5 5）4s4s： = 22.25= 22.25， Z Z* * = 26 = 26 22.25 = 3.75 22.25 = 3.75 第19頁/共43頁第二十頁，共43頁。例題：計算例題：計算(j sun)(j

27、 sun)鈧原子中一個鈧原子中一個3s3s電子和電子和3d3d電子的能量。電子的能量。 解：解：21Sc21Sc的核外電子的核外電子(h wi din z)(h wi din z)排布：排布：1s22s22p63s23p63d14s2 1s22s22p63s23p63d14s2 3s3s電子電子(dinz)(dinz)： = 7 = 70.35 + 80.35 + 80.85 + 20.85 + 21.00 = 11.251.00 = 11.25 3d 3d電子電子(dinz)(dinz)： = 18 = 181.00 = 18.00 1.00 = 18.00 eV7 .1433)25.112

28、1(6 .13223sEeV6 .133)1821(6 .13223dE (4)(4)有效核電荷的周期性變化有效核電荷的周期性變化 同一周期：新增電子填充位置同一周期：新增電子填充位置同一族：外兩層電子結(jié)構(gòu)同一族：外兩層電子結(jié)構(gòu) 元素性質(zhì)的周期性變元素性質(zhì)的周期性變化的本質(zhì)原因化的本質(zhì)原因 第20頁/共43頁第二十一頁，共43頁。4 4鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng)(xioyng)(xioyng)（Penetrating effectPenetrating effect） （1 1）外層電子向內(nèi)穿過內(nèi)層電子靠近）外層電子向內(nèi)穿過內(nèi)層電子靠近(kojn)(kojn)原子核原子核的現(xiàn)象叫原子軌道的鉆穿作用或者鉆

29、穿效應(yīng)。的現(xiàn)象叫原子軌道的鉆穿作用或者鉆穿效應(yīng)。 (2) (2) E(ns) E(ns) E(np) E(np) E(nd) E(nd) E(nf)E(nf)。 （3 3）能級交錯：主量子數(shù)）能級交錯：主量子數(shù)大的能級反而比主量子數(shù)小大的能級反而比主量子數(shù)小的能級為低的現(xiàn)象的能級為低的現(xiàn)象(xinxing)(xinxing)叫做能級交錯叫做能級交錯現(xiàn)象現(xiàn)象(xinxing)(xinxing)。 第21頁/共43頁第二十二頁，共43頁。5 5多電子原子軌道的近似多電子原子軌道的近似(jn s)(jn s)能級圖能級圖 (1) Pauling(1) Pauling的原子軌道能級的原子軌道能級(nn

30、gj)(nngj)圖圖 軌道能量是指中性原子失去所指軌道電子而其他電子仍處于軌道能量是指中性原子失去所指軌道電子而其他電子仍處于最低能態(tài)時所需要最低能態(tài)時所需要(xyo)(xyo)能量的負(fù)值能量的負(fù)值 電子層電子層: K L M N : K L M N 亞層亞層: E: Ensns E Enp np E Endnd E Enf nf r r金金 r r共共 一般采用的是共價半徑一般采用的是共價半徑, ,除惰性氣體除惰性氣體 第32頁/共43頁第三十三頁，共43頁。2 2原子半徑原子半徑(bnjng)(bnjng)在周期和族中的變化規(guī)律在周期和族中的變化規(guī)律 電子層數(shù)和有效電子層數(shù)和有效(yux

31、io)(yuxio)核電荷數(shù)核電荷數(shù) 與最外層電子與最外層電子(dinz)(dinz)數(shù)關(guān)系較小。數(shù)關(guān)系較小。 (1) (1) 相鄰元素原子半徑的減小輻度：非過渡元素相鄰元素原子半徑的減小輻度：非過渡元素( (10pm)10pm)過過渡元素渡元素( (5pm)5pm)內(nèi)過渡元素內(nèi)過渡元素( (1pm)1pm)。 （2 2）同族元素）同族元素 (3) (3) 鑭系收縮鑭系收縮: :后果后果第33頁/共43頁第三十四頁，共43頁。二、電離能（二、電離能（Ionization EnergyIonization Energy） 1 1基態(tài)的氣態(tài)原子失去一個電子基態(tài)的氣態(tài)原子失去一個電子(dinz)(d

32、inz)形成基態(tài)氣態(tài)形成基態(tài)氣態(tài)一價正離子時所需能量稱為元素的第一電離能（一價正離子時所需能量稱為元素的第一電離能（I1 I1） 衡量元素衡量元素(yun s)(yun s)的金屬性強弱的金屬性強弱 2 2元素氣態(tài)一價正離子失去一個電子形成氣態(tài)二價元素氣態(tài)一價正離子失去一個電子形成氣態(tài)二價(r (r ji)ji)正離子時所需能量為元素的第二電離能正離子時所需能量為元素的第二電離能(I2)(I2)。I I1 1I I2 2I I3 3，惰性氣體構(gòu)型的電離能會突然上升，惰性氣體構(gòu)型的電離能會突然上升 3 3第一電離能的討論第一電離能的討論 有效核電荷、原子半徑、原子的電子層結(jié)構(gòu)有效核電荷、原子半徑

33、、原子的電子層結(jié)構(gòu) 有效核電荷數(shù)越多，半徑越小，核對電子吸引力越大有效核電荷數(shù)越多，半徑越小，核對電子吸引力越大，不易失去，不易失去，I I越大越大; ;確具有確具有8e8e穩(wěn)定結(jié)構(gòu)及洪特規(guī)則特例的電穩(wěn)定結(jié)構(gòu)及洪特規(guī)則特例的電子層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電子不易失去，所以子層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電子不易失去，所以I I越大越大 第34頁/共43頁第三十五頁，共43頁。變化規(guī)律變化規(guī)律 (1) (1) 主族主族(zh z)(zh z)元素從上到下，元素從上到下，依次降低依次降低 (2) (2) 同周期同周期(zhuq)(zhuq)總趨勢上總趨勢上依次增大依次增大 (3)(3)同周期、同主同周期、同主族副族變化族副族變化

34、(binhu)(binhu)幅度幅度較小且不規(guī)則較小且不規(guī)則. .（4 4）第二電離能及）第二電離能及更高電離能更高電離能 （5 5）應(yīng)用）應(yīng)用 （i i）元素的金屬活潑性的一種衡量尺度，）元素的金屬活潑性的一種衡量尺度， （ii ii）說明元素可呈現(xiàn)的氧化態(tài)）說明元素可呈現(xiàn)的氧化態(tài) 元素第一電離能元素第一電離能第35頁/共43頁第三十六頁，共43頁。 例例.計算計算(j sun)C的的I1 C C 的電子層結(jié)構(gòu)的電子層結(jié)構(gòu)(jigu)1s22s22p2 ,(jigu)1s22s22p2 ,EC + I1 =E C+I1 = E C+ - ECC+C+的電子層結(jié)構(gòu)的電子層結(jié)構(gòu)(jigu)1s2

35、2s22p1(jigu)1s22s22p1I1 = 2E1s + 2E2s +E2p - 2E1s- 2E2s- 2E2p 42)285. 0335. 06(6 .1321)3 . 06(6 .134)(6 .132)(6 .1322222222nznzEc32)285. 0235. 06(6 .1321) 3 . 06(6 .133)(6 .132)(6 .1322222222nznzECI1 = E C+ -EC=11.46ev第36頁/共43頁第三十七頁，共43頁。三、電子三、電子(dinz)(dinz)親合能（親合能（Electron AffinitiesElectron Affini

36、ties） 1 1定義：某元素的一個基態(tài)的氣態(tài)原子得到一個電子定義：某元素的一個基態(tài)的氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)基態(tài)負(fù)離子時，所放出的能量形成氣態(tài)基態(tài)負(fù)離子時，所放出的能量(nngling)(nngling)，稱為該元素的第一電子親合能，用稱為該元素的第一電子親合能，用A1A1表示。表示。Am A=-H2 2A1A1有正、負(fù)，但有正、負(fù)，但A2A2無例外地都是負(fù)值無例外地都是負(fù)值(f zh) (f zh) 思考題：思考題： OO一般容易得到兩個電子，其一般容易得到兩個電子，其A A2 2為正還是負(fù)？為正還是負(fù)？3 3A A1 1的變化規(guī)律的變化規(guī)律 (1) (1) 同一周期總趨勢增大同一周期總趨勢增大半充滿或全充滿半充滿或全充滿(2) (2) 同一主族同一主族A A1 1變小變小半徑太小，半徑太小，A A1 1變小變小問題：為何問題：為何 F F2 2反而比反而比 ClCl2 2 活潑呢？活潑呢？ 第二周期特殊性第二周期特殊性第37頁/共43頁第三十八頁，共43頁。四、電負(fù)性（四、電負(fù)性（ElectronegativityElectronegativity） 1 1定