第八章原子結(jié)構(gòu)和元素周期律

第八章原子結(jié)構(gòu)和元素(yuánsù)周期律原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡況：

經(jīng)典核原子模型的建立：原子是不可分割的；Thomson的原子“棗糕模型”；Rutherford的“行星系(xīngxì)式”原子模型；微觀粒子能量量子化規(guī)律的發(fā)現(xiàn)；氫原子Bohr理論：定態(tài)原子模型；近代量子力學(xué)原子結(jié)構(gòu)理論。共七十九頁原子結(jié)構(gòu)模型(móxíng)的演變共七十九頁第一節(jié)氫原子光譜(guāngpǔ)和玻爾理論一、氫原子光譜(guāngpǔ)連續(xù)光譜（實(shí)驗(yàn)室）共七十九頁連續(xù)光譜(liánxùɡuānɡpǔ)（自然界）共七十九頁電磁波連續(xù)光譜(liánxùɡuānɡpǔ)共七十九頁氫原子光譜（原子發(fā)射光譜(fāshèɡuānɡpǔ)）

發(fā)出紫外光和可見光→三棱鏡→不連續(xù)的線狀光譜共七十九頁太陽光或白熾燈發(fā)出的白光，通過分光三棱鏡時(shí)，不同波長的光由于折射率不同，形成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等沒有明顯分界的連續(xù)分布的彩色帶狀光譜，這類光譜稱為(chēnɡwéi)連續(xù)光譜。氣態(tài)原子被火花、電弧或其他方法激發(fā)產(chǎn)生的光，經(jīng)過棱鏡分光后得到不連續(xù)的線狀光譜，這種線狀光譜稱為原子光譜。氫原子光譜特征：不連續(xù)的光譜，即線狀光譜；譜線頻率有一定的規(guī)律：共七十九頁二、玻爾理論(lǐlùn)普朗克的量子論愛因斯坦的光子學(xué)說盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型氫原子的光譜(guāngpǔ)實(shí)驗(yàn)玻爾理論共七十九頁玻爾理論的基本(jīběn)要點(diǎn)：1、核外電子只能在有確定半徑和能量的圓形軌道上繞核運(yùn)動，在這些軌道上運(yùn)動的電子既不吸收能量，也不放出能量；這些狀態(tài)稱為定態(tài)；2、原子軌道的能量是量子化的：能級(néngjí)：軌道的這些不同的能量狀態(tài)；基態(tài)：能量最低的狀態(tài)，即n=1；激發(fā)態(tài)：其余能量高于基態(tài)的狀態(tài)，即n>1。共七十九頁3、電子在能量不同的軌道之間躍遷時(shí)原子才會吸收或放出(fànɡchū)能量。當(dāng)電子從能量較高的軌道（E2）躍遷到能量較低的軌道（E1）時(shí)，放出的能量以光的形式發(fā)射出去，發(fā)射出的光的頻率與軌道能量間的關(guān)系為：共七十九頁氫原子光譜(guāngpǔ)與氫原子能級共七十九頁第二節(jié)微觀粒子的特性(tèxìng)

一、微觀粒子的波粒二象性1924年，法國年輕的物理學(xué)家L.deBroglie指出，對于光的本質(zhì)的研究，人們(rénmen)長期以來注重其波動性而忽略其粒子性；與其相反，對于實(shí)物粒子的研究中，人們(rénmen)過分重視其粒子性而忽略了其波動性。L.deBroglie從Einstein的質(zhì)能聯(lián)系公式E=mc2

和光子的能量公式E=h

的聯(lián)立出發(fā)，進(jìn)行推理:共七十九頁對于(duìyú)微觀粒子；p微觀粒子的動量(dòngliàng)，表明微觀粒子的粒子性；

微觀粒子的波長，表明微觀粒子的波動性。deBroglie關(guān)系式h微觀粒子具有波粒二象性。共七十九頁

例：子彈(zǐdàn)，m=2.5×10-2Kg，v=300ms-1；電子，me=9.1×10-31Kg，v=5.9×105ms-1；波長：子彈

=h/(mv)=6.6×10-34/(2.5×10-2

300) =8.8

10-35(m)可忽略，主要表現(xiàn)為粒子性電子

=h/(mv)=6.6×10-34/(9.1×10-31

5.9×105)=12

10-10(m)=1.2nm共七十九頁電子的衍射實(shí)驗(yàn)(shíyàn)證實(shí)了deBroglie的預(yù)言，確認(rèn)了電子具有波動性。1927,美國C.DavissonandL.Germar共七十九頁

電子衍射實(shí)驗(yàn)示意圖用電子槍發(fā)射高速電子通過薄晶體片射擊(shèjī)感光熒屏，得到明暗相間的環(huán)紋，類似于光波的衍射環(huán)紋。感光屏幕薄晶體片衍射環(huán)電子槍電子束共七十九頁

電子的波動性是和電子運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律(guīlǜ)聯(lián)系在一起的；電子波是概率波，反映了電子在空間各區(qū)域出現(xiàn)的概率大小。亮紋：電子出現(xiàn)(chūxiàn)的概率大暗紋：電子出現(xiàn)的概率小共七十九頁二、不確定(quèdìng)原理

1927年，德國人Heisenberg提出了不確定原理：

x·px≥

h

px=m·vx

x：x坐標(biāo)方向上微粒的位置不確定程度；

px：x坐標(biāo)方向上微粒的動量(dòngliàng)不確定程度。

x越小(位置越準(zhǔn)確)，

px越大(動量越不準(zhǔn)確)；

px越小(動量越準(zhǔn)確)，

x越大(位置越不準(zhǔn)確)；因此，微觀粒子的位置和動量不能同時(shí)確定；即微觀粒子的運(yùn)動沒有固定的運(yùn)動軌道。共七十九頁

例：子彈，m=0.01Kg，v=1000ms-1，

vx=0.1%

電子，me=9.1×10-31Kg，v=106ms-1，

x=10-10m

子彈

x=h/(m

vx)=6.6×10-34/(0.0110000.1%) =6.6×10-32(m)

對于宏觀物體，

x=10-8m就很準(zhǔn)確了，完全可忽略

電子

vx=h/(m

x)=6.6×10-34/(9.1×10-31

10-10)=7.27

106(ms-1)

不確定程度甚至超過(chāoguò)電子本身的運(yùn)動速率，顯然是不能忽略的。共七十九頁第三節(jié)單電子原子(yuánzǐ)的薛定諤方程及其解一、單電子原子的薛定諤方程

：波函數(shù)，E：能量，V：勢能，

m：微粒的質(zhì)量，x，y，z：電子的空間坐標(biāo)(zuòbiāo)：圓周率，h：普朗克常數(shù)共七十九頁★求解薛定諤方程，就是求得波函數(shù)ψ和能量E；★解得的ψ不是具體的數(shù)值,而是包括三個(gè)常數(shù)（n，l，m）和三個(gè)變量（r，，）的函數(shù)式——Ψn，l，m(r，，)；★有合理解的函數(shù)式叫做(jiàozuò)波函數(shù)(Wavefunctions)；可用來描述核外電子的運(yùn)動狀態(tài)；★波函數(shù)=薛定諤方程的合理解=原子軌道共七十九頁坐標(biāo)(zuòbiāo)變換：直角坐標(biāo)(zuòbiāo)(x，y，z)變換成球坐標(biāo)(r，，)共七十九頁二、單電子(diànzǐ)原子的波函數(shù)

變數(shù)分離：

Ψn，l，m(r，，)=Rn，l(r)

Yl，m(

，)

Rn，l(r)

：波函數(shù)的徑向(jìnɡxiànɡ)部分，稱為徑向(jìnɡxiànɡ)函數(shù)，由n和l決定；

Yl，m(

，)：波函數(shù)的角度部分，稱為角度函數(shù)，由l和m決定。共七十九頁三、量子數(shù)的物理(wùlǐ)意義（一）主量子數(shù)（n）

意義：描述原子中電子出現(xiàn)幾率最大的區(qū)域離核的遠(yuǎn)近，決定(juédìng)了電子所處的層數(shù)；也是決定(juédìng)電子能量高低的重要因素。

n越大，電子出現(xiàn)幾率最大的區(qū)域離核越遠(yuǎn)，能量也就越高；

取值：n=1，2，3……正整數(shù)

n1234567光譜學(xué)符號KLMNOPQ共七十九頁（二）角量子數(shù)（l）

意義：表示原子軌道的形狀，也表示同一電子層中具有不同狀態(tài)的分層（亞層，能級），是影響軌道能量(néngliàng)的次要因素。

取值：l=0，1，2……（n－1）

l01234光譜學(xué)符號spdfg例：n=1，l=0：1s亞層；

n=2，l=0，1：2s，2p亞層；

n=3，l=0，1，2：3s，3p，3d亞層；

n=4，l=0，1，2，3；4s，4p，4d，4f亞層。共七十九頁（三）磁量子數(shù)（m）

意義：它決定原子軌道在空間的伸展(shēnzhǎn)方向；每一個(gè)m的取值，對應(yīng)一種空間的伸展方向，也即對應(yīng)一條原子軌道。

取值：m=0，±1，±2，±3……±l，共有(2l+1)個(gè)取值。

簡并軌道（等價(jià)軌道）：n和l都相同，但m不同的各原子軌道的能量相同；這些能量相同的軌道稱為簡并軌道。

總結(jié)：n，l，m可以確定一個(gè)原子軌道的離核遠(yuǎn)近、形狀和伸展方向；也即n，l，m確定了，一條原子軌道就確定了，電子的軌道運(yùn)動也就確定了。共七十九頁

l=0，m=0：s軌道m(xù)：一個(gè)取值,一種空間取向,

一條s軌道

l=1，m=+1，-1，0：px，py，pz

軌道m(xù)：三個(gè)取值,空間三種取向(qǔxiànɡ),三條簡并p軌道共七十九頁l=2,m=0,+1,+2,-1,-2：m：五個(gè)取值,空間五種(wǔzhǒnɡ)取向,五條簡并d

軌道共七十九頁l=3,m=+3,+2,+1,0,-1,-2,-3:f

軌道

m:

七種取值,空間七種取向(qǔxiànɡ),七條簡并f軌道共七十九頁n主層l亞層m原子軌道1K01s01s2L012s2p00,±12s2pz,2px,2py3M0123s3p3d00,±10,±1,±23s3pz,3px,3py4N01234s4p4d4f00,±10,±1,±20,±1,±2,±34s4pz,4px,4py……共七十九頁（四）自旋磁量子數(shù)（ms）

意義：描述電子的自旋運(yùn)動(yùndòng)方向。

取值：+1/2，－1/2；分別用↑和↓表示?？偨Y(jié)：原子中每個(gè)電子的運(yùn)動狀態(tài)（既包括軌道運(yùn)動又包括自旋運(yùn)動）可以用這四個(gè)量子數(shù)（n，l，m，ms）來描述(miáoshù)。四個(gè)量子數(shù)確定之后，電子在核外空間的運(yùn)動狀態(tài)就確定了。共七十九頁名稱符號取值表示指明主量子數(shù)n1,2,

電子層能級離核遠(yuǎn)近能量高低角量子數(shù)l0,1,

,n-1分層，亞層能級軌道形狀

磁量子數(shù)m0,1,2,

,

l亞層軌道伸展方向自旋磁量子數(shù)ms+1/2,-1/2自旋狀態(tài)自旋方向四個(gè)量子數(shù)共七十九頁第四節(jié)氫原子的波函數(shù)和電子云的圖形(túxíng)一、基態(tài)(jītài)氫原子的電子云圖形

2：代表在核外空間某一點(diǎn)電子出現(xiàn)的概率密度。

概率密度：電子在核外空間某處附近單位微體積內(nèi)出現(xiàn)的概率。

概率：電子在空間出現(xiàn)的機(jī)會叫概率。

概率=概率密度×體積

電子云（概率密度）：用小黑點(diǎn)的疏密來表示核外電子出現(xiàn)的概率密度的圖形叫電子云。

共七十九頁氫原子的1s電子云圖(yúntú)：小黑點(diǎn)密集的地方，電子出現(xiàn)的概率密度大。1s電子云的等概率密度面圖：概率密度相等的各點(diǎn)連起來所得(suǒdé)的空間曲面。1s電子云的界面圖：界面內(nèi)電子出現(xiàn)的概率為90%的等概率密度面。共七十九頁二、氫原子波函數(shù)的角分布圖和電子云的角分布圖（一）氫原子波函數(shù)的角分布圖

Ψn，l，m(r，，)=Rn，l(r)

Yl，m(

，)

氫原子波函數(shù)的角函數(shù)Yl，m(

，)隨角，變化的圖形(túxíng)：氫原子波函數(shù)的角分布圖以pz軌道為例：共七十九頁Z/°Acos

cos2

01.00A1.00150.97A0.93300.87A0.75450.71A0.50600.50A0.25900.00A0.00120－0.50A0.25135－0.71A0.50150－0.87A0.75165－0.97A0.93180－1.00A1.00波函數(shù)的角度(jiǎodù)分布圖共七十九頁（二）氫原子電子云的角分布圖

Ψ2(r，，)=R2(r)

Y2(

，)R2(r)

：概率密度的徑向函數(shù)；

Y2(

，)：概率密度的角函數(shù)。氫原子概率密度的角函數(shù)Y2(

，)隨角，變化(biànhuà)的圖形：氫原子電子云的角分布圖。區(qū)別波函數(shù)的角分布圖電子云的角分布圖1除s軌道外，有正、負(fù)都是正值2因?yàn)閅(

，)<1要“瘦”一些共七十九頁原子軌道和電子云的角度(jiǎodù)分布圖：xxyyzz共七十九頁原子軌道和電子云的角度(jiǎodù)分布圖：xyxyyzyzxzxz共七十九頁原子軌道和電子云的角度(jiǎodù)分布圖：z2z2x2-y2x2-y2共七十九頁三、氫原子的徑向(jìnɡxiànɡ)分布圖例：以原子核為球心，半徑為r的球面到半徑為r+dr的球面之間的薄球殼層內(nèi)電子出現(xiàn)的概率。概率=概率密度×體積(tǐjī)薄球殼層的概率密度=R2(r)薄球殼層的體積=4r2×dr概率=R2(r)×4r2×dr令D(r)=R2(r)×4r2：徑向分布函數(shù)D(r)的意義：電子在半徑為r的單位厚度的薄球殼層內(nèi)出現(xiàn)的概率。徑向分布圖——用D(r)對r做圖。該圖反映了電子在半徑為r的單位厚度的球殼內(nèi)出現(xiàn)的概率隨半徑r的變化情況。drrdr=1只考慮徑向部分共七十九頁D(r)r1saor2sD(r)D(r)r3srD(r)2pD(r)r3pD(r)r3dn=1，l=0n=2，l=0n=3，l=0n=3，l=1n=3，l=2n=2，l=1共七十九頁從氫原子的徑向分布圖可以得到如下幾點(diǎn)結(jié)論：1、1s軌道在r=a0=52.9pm處有極大值，說明電子在r為52.9pm的單位厚度球殼內(nèi)出現(xiàn)的概率最大；2、徑向分布圖有n－l個(gè)峰，當(dāng)n相同時(shí)，l越小，峰數(shù)就越多，且第一個(gè)峰離核的距離越近，即l越小的軌道的峰鉆得越深；3、當(dāng)l相同，n不同時(shí)，主峰距核位置不同，n越小，距核越近，n越大，距核越遠(yuǎn)，好像電子處于(chǔyú)某一電子層；n相同的電子，活動區(qū)域相近，不同n的電子，活動區(qū)域不同。共七十九頁第五節(jié)多電子原子(yuánzǐ)的結(jié)構(gòu)一、屏蔽(píngbì)效應(yīng)內(nèi)層電子原子核排斥外層電子吸引共七十九頁屏蔽效應(yīng)：由于其他電子對某一電子的排斥作用，而抵消了一部分核電荷對電子的吸引(xīyǐn)力，從而削弱了核對電子的吸引(xīyǐn)，這種作用稱為屏蔽效應(yīng)。有效核電荷Z*：由于屏蔽效應(yīng)的存在，原子核作用在電子上的核電荷被抵消了一部分，抵消后剩余的核電荷稱為有效核電荷。

Z*=Z-

：屏蔽常數(shù),代表由于電子間的斥力而使原核電荷減小的部分。屏蔽作用越大，核對電子的吸引力就越小，電子的能量就越高。共七十九頁有效(yǒuxiào)核電荷Z*HHe1s11.70LiBeBCNOFNe1s2.703.704.705.706.707.708.709.702s,2p1.301.952.603.253.904.555.205.85NaMgAlSiPSClAr1s10.7011.7012.7013.7014.7015.7016.7017.702s,2p6.857.858.859.8510.8511.8512.8513.853s,3p2.202.853.504.154.805.456.106.75共七十九頁鉆穿效應(yīng)：外層電子鉆到內(nèi)層空間而靠近原子核的現(xiàn)象叫鉆穿作用，由于(yóuyú)電子的鉆穿作用不同而使它的能量發(fā)生變化的現(xiàn)象叫鉆穿效應(yīng)。l越小，鉆穿作用越強(qiáng)，受到其他電子的屏蔽作用就越小，受原子核引力就越強(qiáng)，因而能量越低。（二）鉆穿效應(yīng)(xiàoyìng)共七十九頁多電子原子軌道能級1.角量子數(shù)l相同的能級，n越大，能量越高；

E(1s)<E(2s)<E(3s)E(2p)<E(3p)<E(4p)E(3d)<E(4d)<E(5d)2.主量子數(shù)n相同的能級，l越大，能量越高；

E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)（能級分裂(fēnliè)）3.主量子數(shù)n和角量子數(shù)l都不同時(shí)，

E(4s)<E(3d)<E(4p)E(5s)<E(4d)<E(5p)（能級交錯(cuò)）共七十九頁氫原子中單電子的軌道(guǐdào)能級圖共七十九頁單電子原子軌道能級1、角量子數(shù)l相同的能級，n越大，能量越高；

E(1s)<E(2s)<E(3s)E(2p)<E(3p)<E(4p)E(3d)<E(4d)<E(5d)2、主量子數(shù)n相同的能級，l不同時(shí)能量相等；

E(ns)=E(np)=E(nd)=E(nf)總結(jié)：單電子原子中，原子軌道的能量完全由n決定，不存在能級分裂(fēnliè)和能級交錯(cuò)；多電子原子中由于存在屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)，故原子軌道的能量由n和l共同決定。共七十九頁二、鮑林(bàolín)近似能級圖能級組第六組(6s,4f,5d,6p)第五組(5s,4d,5p)第四組(4s,3d,4p)第三組(3s,3p)第二組(2s,2p)第一組(1s)第七組(7s,5f,6d,7p)共七十九頁徐光憲的能級高低(gāodī)近似規(guī)則：n+0.7ln+0.7l值越大，軌道能級越高；

n+0.7l值中整數(shù)部分相同的為一能級組。軌道(n+0.7l)

第1能級組1s（1.0）第2能級組2s（2.0）2p（2.7）第3能級組3s（3.0）3p（3.7）第4能級組4s（4.0）3d（4.4）4p（4.7）第5能級組5s（5.0）4d（5.4）5p（5.7）共七十九頁1、Pauli不相容原理

同一原子中不存在4個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子，即一個(gè)軌道只能容納2個(gè)自旋方向相反的電子；2、能量最低原理核外電子要盡可能排布在能量最低的軌道上，這樣(zhèyàng)的體系最穩(wěn)定；3、Hund規(guī)則

簡并軌道上電子要盡量分占不同的軌道并且自旋平行；電子半充滿（p3，d5，f7）、全充滿（p6，d10，f14）和全空（p0，d0，f0）的組態(tài)能級最低。三、基態(tài)原子(yuánzǐ)的核外電子排布共七十九頁原子(yuánzǐ)的電子層結(jié)構(gòu)（核外電子的排布）1 HHydrogen 氫 1s1

*2HeHelium 氦 1s2

3LiLithium鋰 1s22s14 BeBeryllium 鈹 1s22s2

5 B Boron 硼 1s22s22p1**6 C Carbon 碳 1s22s22p27 N Nitrogen 氮 1s22s22p38 O Oxygen 氧 1s22s22p49 F Fluorine 氟 1s22s22p510 Ne Neon 氖 1s22s22p6原子序數(shù)電子軌道圖元素符號英文名稱中文名稱電子結(jié)構(gòu)式共七十九頁11 Na Sodium鈉

1s22s22p63s112 Mg Magnesium鎂1s22s22p63s213 Al Aluminium鋁1s22s22p63s23p114 Si Silicon 硅1s22s22p63s23p215P Phosphorus磷1s22s22p63s23p316Si Sulfur 硫1s22s22p63s23p417 Cl Chlorine 氯1s22s22p63s23p518Ar Argon 氬1s22s22p63s23p6原子序數(shù)元素符號英文名稱中文名稱電子結(jié)構(gòu)式

*19 K Potassium 鉀[Ar]4s120 Ca Calcium 鈣 [Ar]4s2

共七十九頁

**21 Sc Scandium 鈧 [Ar]3d14s222 Ti Titanium鈦[Ar]3d24s223 V Vanadium釩[Ar]3d34s2

24

Cr Chromium鉻[Ar]3d54s1

25 MnManganese錳[Ar]3d54s226 Fe Iron鐵 [Ar]

3d64s227 Co Cobalt 鈷[Ar]

3d74s228 Ni Nickel 鎳 [Ar]

3d84s2

[Ar]：

原子實(shí)，表示(biǎoshì)

Ar的電子結(jié)構(gòu)式1s22s22p63s23p6。雖先排4s后排(hòupái)3d，但電子結(jié)構(gòu)式中先寫3d，后寫4s。

共七十九頁第六節(jié)元素(yuánsù)周期表共七十九頁周期：元素周期表中每一橫行稱為一個(gè)周期；共有7個(gè)周期；周期與能級組對應(yīng)，能級組的劃分(huàfēn)是導(dǎo)致周期表中各元素能劃分(huàfēn)為周期的原因。周期特點(diǎn)能級組能級軌道數(shù)元素?cái)?shù)一二三四五六七特短周期短周期短周期長周期長周期特長周期不完全周期12345671s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p144991616288181832應(yīng)有32共七十九頁族：元素周期表中每一縱列稱為一個(gè)族，共分為18個(gè)族，從左向右用數(shù)字1~18表明族數(shù)；

另一種(yīzhǒnɡ)方法：劃分為7個(gè)主族（IA~VIIA族），7個(gè)副族（IB~VIIB族），1個(gè)零族和1個(gè)VIII族。區(qū)：元素原子的外層電子組態(tài)相近的分為一個(gè)區(qū)；VIII共七十九頁s區(qū)元素：IA族和IIA族，活潑金屬(jīnshǔ)；

外層電子組態(tài)：ns1~2；p區(qū)元素：IIIA族~VIIA族和零族元素，非金屬；

外層電子組態(tài)：ns2np1~6；d區(qū)元素：IIIB族~VIIB族和VIII族元素，過渡元素；

外層電子組態(tài)：(n-1)d1~9ns1~2；ds區(qū)元素：IB族和IIB元素，過渡元素；

外層電子組態(tài)：(n-1)d10ns1~2；f區(qū)元素：鑭系元素和錒系元素，內(nèi)過渡元素。共七十九頁一、原子的電子層結(jié)構(gòu)與周期的關(guān)系元素所在的周期數(shù)與該元素的原子核外電子(héwàidiànzǐ)的最高能級所在能級組數(shù)一致，也與核外電子(héwàidiànzǐ)層數(shù)一致。二、原子的電子層結(jié)構(gòu)與族的關(guān)系主族元素：族數(shù)=元素原子的最外層電子數(shù)，也與該元素的最高化合價(jià)相一致；副族元素：d區(qū)元素：(n-1)d電子數(shù)+ns電子數(shù)=族數(shù)；第VIII族元素：

(n-1)d電子數(shù)+ns電子數(shù)=8、9、10；ds區(qū)元素：(n-1)d電子數(shù)+ns電子數(shù)-10=族數(shù)。共七十九頁第七節(jié)元素(yuánsù)性質(zhì)的周期性元素的性質(zhì)主要取決于原子(yuánzǐ)的電子層結(jié)構(gòu)尤其是外層電子——價(jià)電子，包括最外層的ns和np電子，次外層的（n-1）d電子和倒數(shù)第二層的（n-2）f電子。

電子層結(jié)構(gòu)呈周期性變化，故元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)遞增呈周期性變化。共七十九頁一、有效核電荷

同一(tóngyī)周期主族元素從左向右，原子核作用在最外層電子上的有效核電荷顯著增大，每增加一個(gè)電子，有效核電荷增加0.65；同一周期副族元素從左向右，原子核作用在最外層電子上的有效核電荷增加不大，每增加一個(gè)電子，有效核電荷增加0.15；同一族元素從上至下，原子核作用在最外層電子上的有效核電荷增加不大。共七十九頁二、原子半徑

原子半徑：分子或晶體中相鄰(xiānɡlín)同種原子的核間距離的一半。?金屬半徑：金屬晶體中，兩個(gè)相鄰金屬原子核間距離的一半r?共價(jià)半徑：同種元素原子以共價(jià)鍵結(jié)合時(shí)，相鄰兩個(gè)原子核間距離的一半r?范德華半徑：稀有氣體的單原子分子晶體中，同種原子核間距離的一半r共七十九頁

同一周期主族元素從左向右，原子半徑明顯減?。煌恢芷诟弊逶貜淖笙蛴?，原子半徑減小比較(bǐjiào)緩慢；同一主族元素從上至下，原子半徑顯著增大；同一副族元素從上至下，原子半徑增大的程度較??；鑭系收縮。共七十九頁原子(yuánzǐ)半徑變化趨勢圖共七十九頁三、電離能（Ei,1）

定義：元素的基態(tài)氣態(tài)原子失去一個(gè)電子成為+1價(jià)陽離子所需要的能量稱為元素的第一電離能。

Ei,1

<Ei,2<

Ei,3<Ei,4<……

意義(yìyì)：元素電離能的大小反映了原子失去電子的難易程度；電離能越小，原子越易失去電子，元素的金屬性就越強(qiáng)。共七十九頁同一周期(zhōuqī)主族元素從左向右，元素的電離能增加；同一周期副族元素從左向右，元素的電離能增加不顯著，且沒有規(guī)律；同一主族元素從上至下，元素的電離能減小；

特殊：當(dāng)原子的電子層結(jié)構(gòu)為半充滿、全充滿時(shí)，具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，較難失去電子，因此電離能較大；例如N、P、As，Be、Mg。共七十九頁電離能變化趨勢圖共七十九頁四、電子親和能（Eea）

定義：元素的基態(tài)氣態(tài)原子獲得一個(gè)(yīɡè)電子成為氣態(tài)陰離子所放出的能量稱為元素的電子親和能。

意義：元素電子親和能反映了元素的原子得到電子的難易程度；元素的電子親和能越大，表明元素原子得到電子的趨勢就越大，元素的非金屬性就越強(qiáng)。共七十九頁同一周期主族元素從左向右，元素的電子親和能增加；同一主族元素從上至下，元素的電子親和能減??；

特殊：1.

當(dāng)原子的電子層結(jié)構(gòu)為半充滿、全充滿時(shí)，具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，較難得到電子，因此電子親和能較??；例如IIA族、VA族元素和零族元素；

2.第二周期元素的原子半徑(bànjìng)非常小，電子密度高，電子間的排斥力大，因此結(jié)合電子時(shí)放出的能量少，電子親和能小。共七十九頁五、電負(fù)性（

）

定義：元素(yuánsù)的原子在分子中吸引成鍵電子的能力。

電負(fù)性標(biāo)度：鮑林電負(fù)性標(biāo)度，馬利肯電負(fù)性標(biāo)度和阿萊-羅周電負(fù)性標(biāo)度。

注意：電離能和電子親和能用來討論離子化合物形成過程中的能量關(guān)系；電負(fù)性概念則用于討論共價(jià)化合物的性質(zhì)，例如對共價(jià)鍵極性的討論。共七十九頁

非金屬元素的電負(fù)性較大，金屬元素的電負(fù)性較??；

>2，非金屬元素；

<2，金屬元素；同一周期元素從左向右，元素的電負(fù)性隨核電荷數(shù)的增加而增大；同一族元素從上至下，元素的電負(fù)性隨電子層的增加而減?。浑娯?fù)性相差較大的元素之間以離子鍵結(jié)合，形成離子型化合物；電負(fù)性相同(xiānɡtónɡ)或相近的元素之間以共價(jià)鍵結(jié)合，形成共價(jià)化合物。共七十九頁第一章黃金時(shí)代第二章烏云第三章火流星第四章白云深處第五章曙光第六章殊途同歸第七章不確定性第八章論戰(zhàn)第九章歧途第十章回歸經(jīng)典第十一章不等式的判決(pànjué)第十二章新探險(xiǎn)尾聲外一篇海森堡和德國原子彈計(jì)劃后記參考文獻(xiàn)共七十九頁編輯推薦《上帝擲骰子嗎：量子物理史話》是“科學(xué)性和故事性的完美結(jié)合，具有超級影響力的科普佳作?！睒s獲第三屆“吳大猷科普獎(jiǎng)”（2006），“科學(xué)時(shí)報(bào)讀書(dúshū)杯”最佳科普創(chuàng)作獎(jiǎng)（2005），國家圖書館文津圖書獎(jiǎng)（2007）。愛因斯坦：玻爾，親愛的上帝不擲骰子！玻爾：愛因斯坦，別去指揮上帝應(yīng)該怎么做！霍金：上帝不但擲骰子，他還把骰子擲到我們看不見的地方去！共七十九頁《上帝擲骰子嗎：量子物理史話》是關(guān)于量子論的故事。量子論是一個(gè)極為奇妙的理論：從物理角度來說，它在科學(xué)家中間引起了最為激烈的爭議和關(guān)注；從現(xiàn)實(shí)角度來說，它給我們的社會帶來了無與