無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課件

無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課件第1頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六鉆穿效應(yīng)-外層電子能夠避開(kāi)其它電子的屏蔽而鉆穿到內(nèi)層，在離核較近的地方出現(xiàn)。鉆穿效應(yīng)強(qiáng)弱順序?yàn)椋簄s>np>nd>nf鉆穿效應(yīng)導(dǎo)致電子在離核較近的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率增大，因而受到其它電子的屏蔽減少，受核的吸引增強(qiáng)，響應(yīng)的能級(jí)降低。鉆穿效應(yīng)使各電子亞層能級(jí)的順序?yàn)椋篍ns<Enp<End<Enf屏蔽效應(yīng)使核對(duì)電子的有效吸引減弱，將導(dǎo)致軌道能級(jí)升高；而鉆穿效應(yīng)使核對(duì)電子的有效吸引加強(qiáng)，將導(dǎo)致軌道能級(jí)降低。電子與電子之間的作用使各自擁有了這種能量第2頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六5.2.1多電子原子軌道能級(jí)1.Pauling近似能級(jí)圖能量6s6p5d4f6p5d4f6s5s5p4d4s4p3d3s3p2s2p1s654321能級(jí)組5p4d5s4p3d4s3p3s2p2s1s鮑林反映能級(jí)相對(duì)能量高低一般來(lái)說(shuō)n-1d高于ns層的能量第3頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六特點(diǎn)：其一，按能級(jí)高低而不是按電子層的順序排列。原子軌道1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p能級(jí)組一二三四五六七周期1234567電子最大容量288181832未滿其二，原子軌道與能級(jí)組、周期、電子最大容量的關(guān)系：第4頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六l相同，n不相同：n越大，能量越高；n相同，l不相同：l越大，能量越高；

（除氫原子外）n,l都不同：能級(jí)交錯(cuò)。其四，各原子軌道的能級(jí)由n，l共同決定。其三，對(duì)n，l相同的軌道(等價(jià)軌道)，其能量相同。E1s<E2s<E3sE2p<E3p<E4pE3s<E3p<E3dEns<Enp<End<EnfE6s<E4f<E5d<E6pE4s<E3d<E4p第5頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六反應(yīng)電子進(jìn)入軌道順序徐光憲，1920中國(guó)科學(xué)院資深院士，北京大學(xué)教授

第6頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六n+0.7l1s1.0第一能級(jí)組2s,2p2.0,2.7第二能級(jí)組3s,3p3.0,3.7第三能級(jí)組4s,3d,4p4.0,4.4,4.7第四能級(jí)組5s,4d,5p5.0,5.4,5.7第五能級(jí)組6s,4f,4d,6p6.0,6.1,6.4,6.7第六能級(jí)組7s,5f,5d,7p7.0,7.1,7.4,7.7第七能級(jí)組徐光憲教授(n+0.7l)規(guī)則，與Pauling的近似能級(jí)圖一致。第7頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、核外電子排布規(guī)律三種表達(dá)方式（1）在同一原子中，不可能存在所處狀態(tài)完全相同的電子；（2）在同一原子中，不可能存在四個(gè)量子數(shù)完全相同電子；（3）每一軌道只能容納自旋方向相反的兩個(gè)電子。1.Pauli不相容原理(Pauli’sExclusionPrinciple)第8頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六2.能量最低原理(TheLowestEnergyPrinciple)在不違背保里不相容原理的前提下，電子在各軌道上的排布方式應(yīng)使整個(gè)原子能量處于最低狀態(tài)，這就是能量最低原理。(Z=6)C:1s22s22p22p有三個(gè)軌道，兩個(gè)電子如何填充?提問(wèn)：第9頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六3.洪特規(guī)則(Hund’sRule)

能量相同的軌道（如3條p軌道，5條d軌道，7條f軌道）叫等價(jià)軌道。電子分布到等價(jià)軌道時(shí)，總是優(yōu)先占據(jù)不同軌道，且平行自旋。特例：等價(jià)軌道處于全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)或全空狀態(tài)(p0、d0、f0)時(shí)能量較低，比較穩(wěn)定。例外：Pt，W原子

能級(jí)排列序列

光譜實(shí)驗(yàn)序列

Cr

Mo

Cu

Ag

Au

[Ar]3d

44s

2

[Kr]4d

45s

2

[Ar]3d

94s

2

[Kr]4d

95s

2

[Xe]4f

145d

96s

2

[Ar]3d

54s

1

[Kr]4d

55s

1

[Ar]3d

104s

1

[Kr]4d

105s

1

[Xe]4f14

5d106s

1

第10頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電子的分布

按三原則，利用能級(jí)圖的填充順序，寫(xiě)出原子的電子排布式能級(jí)組由低（n，l）至高(n，l)、由左至右的次序填入諸能級(jí)。然后在各軌道符號(hào)的右上角用數(shù)字表示該軌道上的電子數(shù)，沒(méi)有填入電子的全空軌道則不必列出。例如，基態(tài)鈦原子（Z=22）的電子分布為（右上角數(shù)字為填入的電子數(shù)）：1s22s22p63s23p64s23d2故態(tài)鈦原子的電子分布式寫(xiě)成（按電子層而不是按能級(jí)組的次序書(shū)寫(xiě)）22Ti1s22s22p63s23p63d24s2電子排布式按同層電子進(jìn)行書(shū)寫(xiě)三、核外電子的排布和元素周期系

第11頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六原則：價(jià)層電子分布式主族元素：ns、np軌道電子排布副族元素（n-2）f、(n-1)d、ns軌道電子排布舉例：Cr：3d54s1Cu：3d104s1第12頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

3d104s1

[Ar]3d104s1

Cu

3d54s1

[Ar]3d54s1

Cr

3s23p5

[Ne]3s23p5

Cl

3d64s2

[Ar]3d64s2

Fe

3s23p1

[Ne]3s23p1

Al

3s1

1s22s22p63s1

Na價(jià)電子層結(jié)構(gòu)

電子排布式

原子[Ar]—原子實(shí)，表示Ar的電子結(jié)構(gòu)式1s22s22p63s23p6同周期惰性元素的電子結(jié)構(gòu)式第13頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

基態(tài)陽(yáng)離子的電子排布原子失電子變成簡(jiǎn)單陽(yáng)離子時(shí)總是先失去最外層電子一般，在原子的最高能級(jí)組中同時(shí)有ns,np,(n-1)d和(n-2)f，按規(guī)則，失電子的先后次序是：np>ns>(n-1)d>(n-2)f

26Fe[Ar]3d64s2

[Ar]3d64s0

[Ar]3d54s0

[Ar]3d44s2

[Ar]3d34s2

Fe2+ Fe3+××第14頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六思考1：以下排列

s→p→s→d→p→s→f→d→p

是否具有周期性？答：若按以下方式排列

s→p s→d→p s→f→d→p從s始，至p終，具有周期性。思考2：元素性質(zhì)為何呈現(xiàn)周期性？答：元素性質(zhì)取決于原子的特征電子構(gòu)型。由于原子的特征電子構(gòu)型具有周期性，因此元素性質(zhì)也具有周期性。2.電子層結(jié)構(gòu)與周期表第15頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

元素原子的電子層結(jié)構(gòu)呈周期性變化，導(dǎo)致元素性質(zhì)周期性變化,這就是元素周期律。

周期的劃分與能級(jí)組的劃分完全一致，每個(gè)能級(jí)組都獨(dú)自對(duì)應(yīng)一個(gè)周期。共有七個(gè)能級(jí)組，所以共有七個(gè)周期。1)元素周期律2)元素的周期周期短周期（一，二，三）長(zhǎng)周期（四，五，六，七）按照各元素原子核外電子排布的順序排列就形成了元素周期表

第16頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六0IIAIAIIBIVBIIIBVBVIBVIIBVIIIIBVIIAIIIAIVAVAVIAH

氫He氦Li

鋰Be鈹B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖Na鈉Mg鎂Al鋁Si硅P磷S硫Cl氯Ar氬K鉀Ca鈣Sc鈧Ti鈦V釩Cr鉻Mn錳Fe鐵Co鈷Ni鎳Cu銅Zn鋅Ga鎵Ge鍺As砷Se硒B(niǎo)r溴Kr氪Rb銣Sr鍶Y釔Zr鋯Nb鈮Mo鉬Tc锝Ru釕Rh銠Pd鈀Ag銀Cd鎘In銦Sn錫Sb銻Te碲I碘Xe氙Cs銫Ba鋇Lu镥Hf鉿Ta鉭W鎢Re錸Os鋨Ir銥Pt鉑Au金Hg汞Tl鉈Pb鉛Bi鉍Po釙At砹Rn氡Fr鈁Ra鐳Lr鐒RfDbSgBhHsMtUunUunUun鑭系La鑭Ce鈰Pr鐠Nd釹Pm钷Sm釤Eu銪Gd釓Tb鋱Dy鏑Ho鈥Er鉺Tm銩Yb鐿錒系A(chǔ)c錒Th釷Pa鏷U鈾Np镎Pu钚Am镅Cm鋦Bk锫Cf锎Es锿Fm鐨Md鍆No锘族周期1234567元素周期表p區(qū)s區(qū)d區(qū)f區(qū)第17頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六周期與能級(jí)組的關(guān)系周期能級(jí)組能級(jí)組內(nèi)原子軌道能級(jí)組內(nèi)軌道能容納電子數(shù)各周期中元素種數(shù)1234567一二三四五六七1s2s2p3s3p4s3d5p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d（未完）288181832未滿28818183223(未完)3）各周期元素的數(shù)目第18頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（3）周期和族（PeriodsandGroup）a.周期周期數(shù)＝電子層層數(shù)n＝能級(jí)組數(shù)主族元素的族數(shù)＝最外電子層電子數(shù)(nsnp)副族元素的族數(shù)＝最外電子層電子數(shù)＋次外層的電子數(shù)(n-1)dns(ⅠB,ⅡB,Ⅷ族的兩除外)b.族（最后一個(gè)電子進(jìn)入的軌道）按電子填充順序,最后電子若填入到次外層的(n-1)d或倒數(shù)第三層(n-2)f軌道的稱為副族。第19頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六1234567ⅠAⅦBⅡAⅢBⅣBBBBⅤⅥⅧⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦBAAAAALa*Ac*La*Ac*周期、族與原子的電子層結(jié)構(gòu)第20頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（4）區(qū)（Blocks）價(jià)層電子構(gòu)型電子數(shù)族區(qū)ns1-2ns=1-2ⅠA,ⅡAsns2np1-6ns+np=3-8ⅢA-ⅦApns2np6ns+np=8零族p(n-1)d10ns1-2ns=1-2ⅠB,ⅡBd(n-1)d1-5ns1-2(n-1)d+ns=3-7ⅢB-ⅦBd(n-1)d6-8ns1-2(n-1)d+ns=8-10Ⅷd(n-2)f1-14ns2f(maingroupelements)主族元素(transitionelements)過(guò)渡元素(innerTransitionelements)內(nèi)過(guò)渡元素區(qū)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系第21頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六0123ⅦBⅠBⅡB4ds區(qū)(n-1)d10

ns2567鑭系錒系長(zhǎng)式周期表元素分區(qū)示意圖ⅠAⅦⅡAⅢBⅣBBBBⅤⅥⅢⅣⅤⅥⅦAAAAA(n-2)f1-14(n-1)d0-1ns2f區(qū)d區(qū)s區(qū)p區(qū)ns1-ns2(n-1)d1-8

ns2ns2

np1-6第22頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六例寫(xiě)出下列各原子序數(shù)的電子層構(gòu)型，并指出元素所在周期表中的周期、族、元素名稱及元素符號(hào)。

(1)Z=18；(2)Z=24；(3)Z=29；(4)Z=80(1)1s22s22p63s23p6，三周期，第0族，為Ar；(2)1s22s22p63s23p63d54s1，第四周期，第ⅥB族，為鉻，Cr；(4)1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s2，第六周期，第ⅡB族，為汞，Hg。(3)1s22s22p63s23p63d104s1，第四周期，第ⅠB族，為銅，Cu；第23頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期六若元素最外層僅有一個(gè)電子，該電子的量子數(shù)為n=4，l=0，m=0，ms=+1/2。問(wèn)：

(1)符合上述條件的元素可以有幾個(gè)？原子序數(shù)各為多少？

(2)寫(xiě)出相應(yīng)元素原子的電子結(jié)構(gòu)，并指出在周期表中所處的區(qū)域和位置。解：(1)滿足上