第二章原子結構4

1、原子結構和元素周期律原子結構和元素周期律 隨核電荷數(shù)遞增，電子每隨核電荷數(shù)遞增，電子每一次從填入一次從填入ns能級開始能級開始到填滿到填滿np能級，稱能級，稱為建立一個周期。為建立一個周期。周期周期nsnp同周期元素數(shù)目同周期元素數(shù)目11s222s2p833s3p844s3d4p1855s4d5p1866s4f, 5d6p3277s5f, 6d, ? 元素周期律：元素周期律：元素以及由它形成的單質和化元素以及由它形成的單質和化合物的性質，隨著元素的原子序數(shù)合物的性質，隨著元素的原子序數(shù)(核電荷數(shù)核電荷數(shù))的依的依次遞增，呈現(xiàn)周期性的變化。次遞增，呈現(xiàn)周期性的變化。元素周期表：元素周期表：周期號

2、數(shù)周期號數(shù)等于電子層數(shù)。等于電子層數(shù)。各周期元素的數(shù)目各周期元素的數(shù)目等于相應能級組中原子軌道所等于相應能級組中原子軌道所能容納的電子總數(shù)。能容納的電子總數(shù)。主族元素的族號數(shù)主族元素的族號數(shù)等于原子最外層電子數(shù)。等于原子最外層電子數(shù)。五五 元素基本性質的周期變化規(guī)律元素基本性質的周期變化規(guī)律s 區(qū)ns12 p 區(qū)ns2np16d 區(qū)(n1)d110ns12 (Pd無 s 電子)f 區(qū)(n2)f114(n1)d02ns2結構分區(qū)：量子數(shù)，電子層，電子亞層之間的關系量子數(shù)，電子層，電子亞層之間的關系每個亞層中每個亞層中軌道數(shù)目軌道數(shù)目1 3 5 72 6 10 142 8 18 2n2每個亞層最多

3、每個亞層最多容納電子數(shù)容納電子數(shù)每個電子層最多每個電子層最多 容納的電子數(shù)容納的電子數(shù)主量子數(shù)主量子數(shù) n 1 2 3 4電子層電子層 K L M N角量子數(shù)角量子數(shù) l 0 1 2 3電子亞層電子亞層 s p d f原子參數(shù)原子參數(shù) 原子量原子量 密度密度 熔沸點熔沸點 原子半徑原子半徑 蒸發(fā)熱蒸發(fā)熱 電離能電離能 比熱容比熱容 電負性電負性 元素性質的周期性元素性質的周期性1.有效核電荷有效核電荷 Z*同一短周期同一短周期同一長周期同一長周期 Cr、Cu畸變性畸變性同一族：同一族： H Li Na K Rb Cs1.0 1.3 2.2 2.2 2.2 2.22. 原子半徑原子半徑 固體單質

4、中固體單質中“原子球原子球”密堆積模型密堆積模型 量子力學計算模型量子力學計算模型最外層原子軌道電荷密度最外層原子軌道電荷密度（D函數(shù)）最大值所在球面為原子半徑函數(shù)）最大值所在球面為原子半徑 結構測定結構測定 共價半徑：共價分子或原子晶體中原子核間距共價半徑：共價分子或原子晶體中原子核間距計算計算 范德華半徑：共價分子之間的最短距離計算范德華半徑：共價分子之間的最短距離計算 金屬半徑：金屬晶體中原子的最短核間距計算金屬半徑：金屬晶體中原子的最短核間距計算主族元素主族元素 Sc Ti V Cr / 161 145 132 125r pm第四周期元素部分過渡部分過渡 元素的原子半徑變化趨勢元素的原

5、子半徑變化趨勢 Hf Ta W 173 159 143 137 Lur/pm第六周期元素 Y Zr Nb Mo 181 160 143 136r/pm第五周期元素鑭系收縮鑭系收縮LaCePrNdPmSmEuGd187.7182.5182.8182.1181.0180.2204.2180.2TbDyHoErTmYbLu178.2177.3176.6175.7174.6194.0173.4原因：新增加的電子填入次外層（第三層），對原因：新增加的電子填入次外層（第三層），對外層電子的屏蔽效應更大，外層電子所受到的外層電子的屏蔽效應更大，外層電子所受到的Z*增加的影響更小。增加的影響更小。3.電離能電

6、離能-11Li(g)eLi (g) 520.2kJ molI氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的能量稱為第一電離能基態(tài)正離子所需要的能量稱為第一電離能， I 1E+ (g) E 2+ (g) + e- I 2E (g) E+ (g) + e- I 1例如例如：2-313Li(g)eLi (g) 11815kJ molI-212Li (g)eLi(g) 7298.1kJ molI:加呈現(xiàn)出周期性變化電離能隨原子序數(shù)的增Na、Mg、Al的各級電離能/kJmol-1I1I2I3I4Na496456269129540Mg7381451773

7、310540Al57818172745115784.電子親和能電子親和能 元素的氣態(tài)原子在基態(tài)時獲得一個電子成元素的氣態(tài)原子在基態(tài)時獲得一個電子成為一價氣態(tài)負離子所放出的能量。當負一價離子為一價氣態(tài)負離子所放出的能量。當負一價離子再獲得電子時要克服負電荷之間的排斥力，因此再獲得電子時要克服負電荷之間的排斥力，因此要吸收能量。要吸收能量。O (g) + e - O- (g) A1 = -140.0 kJ . mol-1O- (g) + e - O2- (g) A2 = 844.2 kJ . mol-1電子親和能的大小變化的周期性規(guī)律如下圖電子親和能的大小變化的周期性規(guī)律如下圖：例如：例如：主主族

8、族元元素素的的電電子子親親合合能能/kJ mol-1HHe72.9LiBeBCNOFNe59.823122-0.07141322NaMgAlSiPSClAr52.94412074200349KCaGaGeAsSeBrKr48.43611677195325RbSrInSnSbTeIXe46.934121101190295CsBaTlPbBiPoAtRn45.550100100問題 Cl親和能大于親和能大于F N親和能為負值親和能為負值 堿金屬的電子親和能比許多非金屬的大堿金屬的電子親和能比許多非金屬的大原子在分子中吸引電子的能力原子在分子中吸引電子的能力 電負性標度不同，數(shù)據(jù)不同，但在周電負性標

9、度不同，數(shù)據(jù)不同，但在周期系中變化規(guī)律是一致的。期系中變化規(guī)律是一致的。電負性標度：電負性標度：Mulliken標度標度 M =(I1+E)/2 M =0.0019(I1+E) eVPauling標度標度( P=0.336 M - 0.207 )Allred-Rochow 標度標度 AR =(0.359Z*/r2) + 0.744 5.元素元素電負性電負性鮑林（鮑林（Pauling L）電負性標度）電負性標度 DAB、DAA、DBB 化學鍵離解能化學鍵離解能 A、 B 元素電負性元素電負性 規(guī)定元素規(guī)定元素 F 的電負性為的電負性為 4.0 由此可求出其它元素的電負性由此可求出其它元素的電負性

10、 122A BA AB BBA()96.5( )DDD電負性( )變化P電負性電負性可綜合衡量各種元素的金屬性和非金屬性可綜合衡量各種元素的金屬性和非金屬性同一周期從左到右電負性依次增大同一周期從左到右電負性依次增大同一主族從上到下電負性依次變小同一主族從上到下電負性依次變小F 元素為元素為 3.98，非金屬性最強。，非金屬性最強。元素的電負性差和所成鍵的離子性元素的電負性差和所成鍵的離子性 i = 1.7習題習題33 描述電子構型中的鉆穿現(xiàn)象，下面元素中描述電子構型中的鉆穿現(xiàn)象，下面元素中最可能發(fā)生鉆穿的是哪一個？最不可能發(fā)最可能發(fā)生鉆穿的是哪一個？最不可能發(fā)生鉆穿的是哪一個？生鉆穿的是哪一

11、個？Zn、Ca、Br、H參考參考 主量子數(shù)較高的電子靠近原子核發(fā)生穿透主量子數(shù)較高的電子靠近原子核發(fā)生穿透的可能性比主量子數(shù)較小的電子大。的可能性比主量子數(shù)較小的電子大。 H只有一個電子，最不可能發(fā)生穿透。只有一個電子，最不可能發(fā)生穿透。 最可能發(fā)生穿透的是最可能發(fā)生穿透的是Zn，其核電荷為，其核電荷為30，4s電子可以穿透原子核，比核電荷為電子可以穿透原子核，比核電荷為20的的Ca的的4s電子、核電荷為電子、核電荷為35的的Br的的4p電子穿電子穿透能力強。透能力強。習題習題34-（3） 解釋為什么解釋為什么Pd和和Pt大小相似。大小相似。 由于鑭系收縮由于鑭系收縮習題習題35 解釋下列現(xiàn)象

12、 （1）Cd2的半徑小于的半徑小于Sr2。 Cd2的核電荷比的核電荷比Sr2大大10習題習題35 解釋下列現(xiàn)象 （2）容易從）容易從V和和Nb的混合物中分離出的混合物中分離出V，但，但很難從很難從Nb和和Ta的混合物中分離出的混合物中分離出Nb。 由于鑭系收縮，由于鑭系收縮，Nb和和Ta幾乎同樣大小幾乎同樣大小習題習題35 解釋下列現(xiàn)象 （3）Eu比比Gd更容易從其它的鑭系元素中分更容易從其它的鑭系元素中分離。離。 Eu +2氧化態(tài)（氧化態(tài)（f7半滿穩(wěn)定結構），多數(shù)鑭系半滿穩(wěn)定結構），多數(shù)鑭系元素沒有元素沒有+2氧化態(tài)如氧化態(tài)如Gd，Eu更易從其它鑭系更易從其它鑭系元素中分離元素中分離習題習題35 解釋下列現(xiàn)象 （4）Sc和和Y的電離能比的電離能比Ga和和Tl高。高。 Ga和和Tl失去失去p電子，電子，Sc和和Y從填滿的從填滿的s亞層失亞層失去電子去電子習題習題35 （5）Ru、Rh、Pd中電離能逐漸增加，而中電離能逐漸增加，而Fe、Co、Ni中電離能逐漸減少。中電離能逐漸減少。 Pd原子的結構為原子的結構為4d105s0，離子化將是從全滿，離子化將是從全滿的亞層失去電子的亞層失去電子習題習題35 （6）周期表中第二周期的元素各自都不是該）周期表中第二周期的元素各自都不是該族元素的典型代表。族元素的典型代表。 第二周期的元素沒有低