第五章：原子结构和元素周期律

1、本章重点：本章重点：v1.核外电子的运动状态 v2.电子的排布规则v3.周期律本章难点：本章难点：v1.原子结构与元素周期表和周期系的关系第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律原子：原子：由原子核和电子组成，原子核又由质子和中子组由原子核和电子组成，原子核又由质子和中子组 成。带电性：成。带电性： 核电核数核外电子数核电核数核外电子数 化学反应不涉及原子核的变化，而只是改变了核化学反应不涉及原子核的变化，而只是改变了核外电子的数目或运动状态。外电子的数目或运动状态。 那么核外电子的运动状态是怎样的呢？人们对原那么核外电子的运动状态是怎样的呢？人们对原子结构的认识过程：子结构的认

2、识过程：电子的波粒二象性电子的波粒二象性 电子衍射是一切波动的共同特性，由此充分证电子衍射是一切波动的共同特性，由此充分证明了高速运动的电子流，除有粒子性外，也有波动明了高速运动的电子流，除有粒子性外，也有波动性，叫做电子的波粒二象性。性，叫做电子的波粒二象性。 电子的衍射实验电子的衍射实验第一节原子核外电子的运动状态第一节原子核外电子的运动状态核外电电子运动状态运动状态电子衍射实验表明，电子的运动并不服从经典电子衍射实验表明，电子的运动并不服从经典力学力学(即牛顿力学即牛顿力学)规律，因为符合经典力学的质点规律，因为符合经典力学的质点运动时有确定的轨道，在任一瞬间有确定的坐标和运动时有确定的

3、轨道，在任一瞬间有确定的坐标和动量。动量。微观粒子运动的统计性：微观粒子运动的统计性：考察电子衍射实验，考察电子衍射实验，若电子流很强，则很快得到明暗相间若电子流很强，则很快得到明暗相间的衍射环纹的衍射环纹显示波动性显示波动性；若电子流强度很小，电子一个一个从若电子流强度很小，电子一个一个从阴极灯丝飞出，底片上会出现一个一阴极灯丝飞出，底片上会出现一个一个的点个的点显示电子具有粒子性显示电子具有粒子性。经一。经一定时间同样得到明暗相间的衍射环纹。定时间同样得到明暗相间的衍射环纹。亮环纹处，衍射强度大，电子出现的机会多，即几率大；亮环纹处，衍射强度大，电子出现的机会多，即几率大；暗环纹处则相反。

4、暗环纹处则相反。量子力学认为，原子中核外电子的运动不象经典力学量子力学认为，原子中核外电子的运动不象经典力学认为的那样有确定的轨道，应如何正确描述微观粒子认为的那样有确定的轨道，应如何正确描述微观粒子的运动？的运动？VEhmzyx222222228核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述波函数与原子轨道波函数与原子轨道 奥地利科学家奥地利科学家薛定谔薛定谔（E.Schrdinger 1887-1961）在）在1926年年将德布罗意的物理概念用数学形式表示，而导出量子力学中最将德布罗意的物理概念用数学形式表示，而导出量子力学中最基本的薛定谔方程，建立波动力学。基本的薛定谔方程，建立波动力学。

5、薛定谔方程是一个二阶偏薛定谔方程是一个二阶偏微分方程，它的自变量是核外电子的坐标（直角坐标微分方程，它的自变量是核外电子的坐标（直角坐标x，y，z或或者极坐标者极坐标r，q q，f f），它的因变量是电子波的振幅（），它的因变量是电子波的振幅（Y Y）。）。：势能V：能量E波函数： ：质量m常数：Planckh联系了微观粒子的波动性和粒子性核外电电子运动状态运动状态为了得到电子运动状态合理的解，必须引用只能为了得到电子运动状态合理的解，必须引用只能取某些整数值的三个参数，称它们为量子数，这三个取某些整数值的三个参数，称它们为量子数，这三个量子数可取的数值及它们的关系如下：量子数可取的数值及它们

6、的关系如下：主量子数：主量子数：n=1,2,3,4角量子数：角量子数：l=0,1,2,(n-1)磁量子数：磁量子数：m=0,1,2,3,l 通过一组特定的通过一组特定的n，l，m值就可得到相应的值就可得到相应的波函数波函数(r,) n，l，m ，并求出相应的能量值，并求出相应的能量值E 。 例如，例如， 1，0，0 ，2，0，0 ，2，1，0 l=0状态为状态为s态，态， l=1的状态为的状态为p态态, l=2的状态为的状态为d态，态， l=3的状态为的状态为f态。因此，上述为态。因此，上述为1s 、2s 、2p。波函数波函数 是量子力学描述核外电子运动状态的数学函数式，即用一定的波函数表示电

7、子的一种运动状态。因此波函数和原子轨道是同义词，它只是反映了核外电子运动状态表现出的波动性和统计性规律。波函数是包含三个常数项n、l、m的空间坐标x,y,z的函数.直角坐标直角坐标( x,y,z)与球坐标与球坐标(r,)的转换的转换 222zyxr+ + += =cosrz= =sinsinry= =cossinrx= =( () )( () ), , rn,l,mzyxn,l ,m ( ( ) )( () ),YrR= =) r (Rfq),(Y波函数的径向部分波函数的径向部分波函数的角度部分波函数的角度部分 p(r, ,)pr xyzo量子数量子数核外电电子运动状态运动状态核外电子空间运动

8、状态的描述核外电子空间运动状态的描述由于电子的波函数是一个三维空间函数，很难用由于电子的波函数是一个三维空间函数，很难用适当的简单的图形表示清楚，通常我们是把作为三维适当的简单的图形表示清楚，通常我们是把作为三维坐标坐标x，y，z的函数的振幅的函数的振幅Y Y首先转化为极坐标首先转化为极坐标r，,的函数的函数：Y=Y=f(x,y,z) )Y=Y=f( (r, ,) )然后再把函数然后再把函数Y Y分解成分解成分解成两个函数的乘积：分解成两个函数的乘积：Y=Y=f( (r, ,) )Y Y=R(r)Y(,) )其中其中R只是离核距离只是离核距离r的函数的函数,而而Y只是方位角只是方位角,的函数。

9、的函数。R叫做叫做径向分布函数径向分布函数，Y叫做叫做角度分布函数角度分布函数。s，px，py，pz，dz2，dx2y2，dxy，dxz和和dyz的的Y函数函数的的图象图象。zxypzYYszxyYpyYpxzyx+-+-zyx-+-zyxyz+-+-zxYdz2Yd2x -y2YYYdxy+-zyxddyzxz核外电电子运动状态运动状态由于由于1s,2s,3s,.的振幅在角度分布的差别并没有差的振幅在角度分布的差别并没有差别别它们的振幅不随方位角它们的振幅不随方位角,的变动而变动的变动而变动，因而，因而，一个图象一个图象Ys图象就表达了所有不同能层的图象就表达了所有不同能层的s轨道；同理，轨

10、道；同理，一个一个Ypx图象表达了所有不同能层的图象表达了所有不同能层的px轨道，轨道，.。注意：波函数的注意：波函数的Y图象是带正负号的，图象是带正负号的，“+”区的区的Y函数的取正值，函数的取正值，“”区的区的Y函数取负值。它们的函数取负值。它们的“波波性性”相反。其物理意义在相反。其物理意义在2个波叠加时将充分显示：个波叠加时将充分显示：“+”与与“+”叠加波的振幅将增大，叠加波的振幅将增大，“”与与“”叠加叠加波的振幅也增大，但波的振幅也增大，但“+”与与“”叠加波的振幅将减小。叠加波的振幅将减小。这一性质在后面讨论化学键时很有用。这一性质在后面讨论化学键时很有用。 根据量子力根据量子

11、力学学理理论论，电电子不是沿着固定子不是沿着固定轨轨道道绕绕核旋核旋转转，而是在原子核周，而是在原子核周围围的空的空间间很快地很快地运动运动着。因此，我着。因此，我们们不能肯定不能肯定电电子在某一瞬子在某一瞬间间在空在空间间的什的什么么位置上。但位置上。但这并这并不是不是说电说电子子运动没运动没有有规规律律性，大量性，大量电电子的子的运动运动或一或一个电个电子的千百万次子的千百万次运动运动具有一定的具有一定的规规律性。可以律性。可以统计统计的方法推算出的方法推算出电电子子在空在空间间出出现现的几率大小。的几率大小。电电子子运动运动具有一定的几具有一定的几率分布率分布规规律。律。END核外电电子

12、运动状态运动状态对于不能同时确定其位置与时间的事物，需要换对于不能同时确定其位置与时间的事物，需要换一种描述方式，即用一种描述方式，即用“几率几率”来描述。来描述。许多宏观事物也需要用几率才能描述。例如，一许多宏观事物也需要用几率才能描述。例如，一个技术稳定的射箭选手，我们并不能肯定他射出的第个技术稳定的射箭选手，我们并不能肯定他射出的第几根箭会射中靶心，但可以给出这根箭射中靶心的百几根箭会射中靶心，但可以给出这根箭射中靶心的百分率，也就是几率。我们不可能得知他射出分率，也就是几率。我们不可能得知他射出100根箭时根箭时每一根箭落在哪里，但是，若在他射完每一根箭落在哪里，但是，若在他射完100

13、根箭后，可根箭后，可以得到无须记录射箭时序的几率分布图。以得到无须记录射箭时序的几率分布图。描述核外电子不用轨迹，也无法确定它的轨迹，描述核外电子不用轨迹，也无法确定它的轨迹，但可以用几率，但可以用几率，用电子出现在核外空间各点的几率分用电子出现在核外空间各点的几率分布图来描述。布图来描述。几率（概率）几率（概率）电子在核外空间某一区域出现的机会；电子在核外空间某一区域出现的机会； 表示：电子在核外空间某处单位微体积内出现表示：电子在核外空间某处单位微体积内出现 的几率的几率 即即几率密度；几率密度；2几率几率 = 几率密度几率密度体积体积电子云电子云以小黑点疏密描述电子在核外出现的几率以小黑

14、点疏密描述电子在核外出现的几率 密度分布的空间图象。密度分布的空间图象。 是电子在核外空间出现的几率密度大小的形象化描述是电子在核外空间出现的几率密度大小的形象化描述s电子云：球形对称电子云：球形对称p电子云：无柄哑铃形，电子云：无柄哑铃形，px py pzd电子云：花瓣形，电子云：花瓣形，222zyxxzyzxyddddd几率密度和电电子云表示方法表示方法几率密度分布的几种表示方法几率密度分布的几种表示方法 1s (b) 1s )a (2界面图电子云的图及电子云的r的空间图象的空间图象yY2pxyzxY2pxyz22pxYxyzxyz2p2yYxyz2p2zYxyzzY2p(2)电子云的角度

15、分布图态两者的区别？第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 四个量子数四个量子数1. 1.主量子数主量子数 n n 主量子数表示电子离核的平均距离，n 越大，电子离核平均距离越远， n 相同的电子离核平均距离比较接近，即所谓电子处于同一电子层。 电子离核越近，其能量就越低，因此电子的能量随n的增大而升高。 主量子数 n 的取值数为从 1 开始的正整数 (1,2,3,4 ) 。第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 n 是决定电子能量的主要量子数。 n值又代表电子层数，不同的电子层用不同的符号表示：电子层能量高低顺序： KLMNOP KLMNOP 第五章第五章 原

16、子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 2.2.角量子数角量子数 l l 角量子数 ( 又称副量子数 )l 是用来描述不同亚层的量子数。 一个电子层还可分为若干个能量稍有差别、原子轨道形状不同的亚层。 各种形状的原子轨道各种形状的原子轨道 l 的取值受 n 的制约，可以取从 0 到 n-1 的正整数。 每个 l 值代表一个亚层。第一电子层只有一个亚层，第二电子层有两个亚层，以此类推。亚层用光谱符号 s ， p ， d ， f 等表示。第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 角量子数、亚层符号及原子轨道形状的对应关系如下： 同一电子层中，随着l数值的增大，原子轨道能量也依次升高，

17、EnsEnpEndEnfEnsEnpEndEnf。故从能量角度讲，每一个亚层有不同的能量，常称之为相应的能级。与主量子数决定的电子层间的能量相比，角量子数决定的亚层间的能量差要小得多。第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 3. 3. 磁量子数磁量子数 mm 就是用来描述原子轨道在空间的伸展方向的。磁量子数 (m) 的取值当角量子数为 l 时， m 的取值可以从+l到-l 并包括 0 在内的整数。即 m 0 ， 1 ，2 ， l 。 亚层中 m 取值个数与 l 的关系是 ( 2l+1) ，即 m 取值有 ( 2l +1) 个。每个取值表示亚层中的一个有一定空间伸展方向的轨道。因

18、此一个亚层中m有几个数值，该亚层中就有几个伸展方向不同的轨道。等价轨道 n,l 值相同的轨道能量相同，所以称为等价轨道或简并轨道 。第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 主量子数、角量子数、磁量子数的关系主量子数、角量子数、磁量子数的关系第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 4.4.自旋量子数自旋量子数 描述电子自旋运动的量子数称为自旋量子数 取值为 +1/2 和 -1/2 ，符号用“”和“”表示。由于自旋量子数只有 2 个取值，因此每个原子轨道最多能容纳 2 个电子。 四个量子数就能够比较全面地描述一个核外电子的运动状态。 此外，由n值可以确定l的最大限量

19、(几个亚层或能级)；由l值又可以确定m的最大限量(几个伸展方向或几个等价轨道)，这样就可推算出各电子层和各亚层上的轨道总数。第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 核外电电子运动状态运动状态例：当主量子数例：当主量子数n=4时，有几个能级？各个能级有时，有几个能级？各个能级有几个轨道？最多可容纳多少电子？几个轨道？最多可容纳多少电子？解：决定轨道电子所处能级由两个量子数解：决定轨道电子所处能级由两个量子数n和和l决决定；决定一个原子轨道需要三个量子数定；决定一个原子轨道需要三个量子数n、l和和m；在每；在每一个轨道中可以有二个自旋方向相反的电子。一个轨道中可以有二个自旋方向相反

20、的电子。当当n=4时时,l=0,1,2,3 即即s,p,d,f四个能级；每一能级四个能级；每一能级的空间运动状态数的空间运动状态数(轨道数轨道数2l+1)分别为分别为1,3,5,7总轨道数为总轨道数为16个，最多可容纳个，最多可容纳32个电子。个电子。例：下列各组量子数哪些是不合理，为什么？例：下列各组量子数哪些是不合理，为什么？(1)n=2,l=1,m=0 (2) n=2,l=2,m=-1 (3)n=3,l=0,m=-1 (4) n=3,l=2,m=-2例：写出下列各组量子数缺少的量子数。例：写出下列各组量子数缺少的量子数。(1)n=3,l=?,m=-2,ms=+1/2 (2)n=4, l=

21、1, m=?, ms=?本节内容小结：本节内容小结：由于由于电电子具有波粒二象性，又表子具有波粒二象性，又表现现出量子化特征，所以出量子化特征，所以核外核外电电子子运动没运动没有固定的有固定的轨轨迹，但具有按几率分布的迹，但具有按几率分布的统计统计规规律性；律性；可用可用Schrdinger方程描述方程描述电电子的子的运动运动； 波函波函数数是描述核外是描述核外电电子子运动状态运动状态的的数学数学表表达达式，式，满满足一定足一定条条件的方程的每一件的方程的每一个个合理的解就表示合理的解就表示电电子某一子某一可能的可能的稳稳定定状态状态；也；也称称原子原子轨轨道道或或原子原子轨轨函函或或轨轨道函

22、道函数数原子原子轨轨道道的空的空间图间图象，以象，以的角度分布的角度分布图图作作为为近似描述；近似描述；以以 的空的空间图间图象象电电子云表示子云表示电电子在核外空子在核外空间间出出现现的的 几率密度；几率密度；2以四以四个个量子量子数来数来确定核外每一确定核外每一个电个电子的子的运动状态运动状态。END轨道：与氢原子类似，其电子运动状态 可描述为1s, 2s, 2px, 2py, 2pz, 3s能量：与氢原子不同, 能量不仅与n有关, 也与l有关; 在外加磁场的作用下, 还 与m有关。多电子原子轨道能级多电子原子轨道能级Pauling近似能级图第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素

23、周期律 多电子原子轨道的能级多电子原子轨道的能级轨轨道近似能道近似能级图级图第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 近似能级图近似能级图 按照能量由低到高的顺序排列，并将能量相近的能级划归一组，称为能级组，以虚线框起来。相邻能级组之间能量相差比较大。每个能级组(除第一能级组)都是从s能级开始，于p能级终止。能级组数等于核外电子层数。 (1) 同一原子中的同一电子层内，各亚层之间的能量次序为: nsnpndnf (2) 同一原子中的不同电子层内，相同类型亚层之间的能量次序为: 1s2s3s (3) 同一原子中的第三层以上的电子层中，不同类型的亚层之间，在能级组中常出现能级交错现象

24、。例如： 4s3d4p;5s4d5p;6s 4f 5d6p 屏蔽效应第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 第二节第二节 原子中电子的排布原子中电子的排布 基态原子中电子的排布原理1.能量最低原理 原子核外电子的总是优先进入能量最低的能级，然后依照近似能级图逐级填入。 基态原子外层电子填充顺序为ns(n-2)f(n-1)dnp；而基态原子失去外层电子的顺序为npns(n-1)d(n-2)f。 例如：Fe3+第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 2.2.泡利不相容原理泡利不相容原理 泡利 (Pauli W) 提出：在同一原子中不可能有四个量子数完全相同的 2 个

25、电子。即，在同一轨道上最多只能容纳 2 个自旋方向相反的电子。据此可以推算出每一电子层上电子的最大容量。第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 3.3.洪德规则洪德规则 洪德 (Hund F) 提出：在同一亚层的等价轨道上，电子将尽可能占据不同的轨道，且自旋方向相同 ( 这样排布时总能量最低 ) 。例如： 6C 的电子排布为： 其轨道上的电子排布其轨道上的电子排布第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 规律规律：等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的。即： p6或d10或f14全充满p3或d5或f7半充满p0或d0或f0全空例如，铬和铜原子核外电子的排

26、布式 第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 基态原子中的电子排布基态原子中的电子排布 由光谱实验数据得到的原子序数1109各元素基态原子中的电子排布情况。其中绝大多数元素的电子排布与上节所述的排布原则是一致的，但也有少数不符合。对此，必须尊重事实，并在此基础上去探求更符合实际的理论解释。具体排布情况参见教材图表运用三原则讨论核外电子排布NeNaKBrCr622221pss16223221spss11626224433221sArspspss或5210521062622443 44333221psdArpsdpspss4333221sdArsdpsps

27、s或归纳量子数，电子层，电子亚层之间的关系量子数，电子层，电子亚层之间的关系每个亚层中每个亚层中轨道数目轨道数目1 3 5 72 6 10 142 8 18 2n2每个亚层最多每个亚层最多容纳电子数容纳电子数每个电子层最多每个电子层最多 容纳的电子数容纳的电子数主量子数主量子数 n 1 2 3 4电子层电子层 K L M N角量子数角量子数 l 0 1 2 3电子亚层电子亚层 s p d fEND第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 第三节第三节 原子核外电子排布与元素周期律原子核外电子排布与元素周期律 周期律周期律 元素以及由其形成的单质与化合物性质，随着原子序数 ( 核电

28、荷数 ) 的递增，呈周期性的变化。这一规律称为周期律。元素周期律的图表形式称为元素周期表。原子的电子层结构和元素周期系原子的电子层结构和元素周期系第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 周期与能级组周期与能级组 周期表共分7个周期。特短周期：第1周期只有2种元素。短周期：第2周期和第3周期各有8种元素。长周期：第4周期和第5周期各有18 种元素。特长周期：第6周期有32种元素。为不完全周期：第7周期预测有32种元素，尚有几种元素还待发现。1、周期的划划分根据原子的电子层结构划分为七个周期根据原子的电子层结构划分为七个周期周期名称称周期数数元素数数目最高能级组级组原子轨轨道电电子

29、最大容量特短周期121s2短周期282s2p8383s3p8长长周期4184s3d4p185185s4d5p18特长长周期6326s4f5d6p32未完成周期723(未满满)7s5f6d7p32预计第预计第8、9周期有多少种元素？周期有多少种元素？周期与能级组的关系：周期与能级组的关系：元素周期的元素周期的划划分分实质实质上是按原子上是按原子结构结构中能中能级组级组高低高低顺顺序序划划分的；分的；元素所在周期元素所在周期数数=原子外原子外层电层电子所子所处处最高能最高能级组数级组数=电电子子层数层数各周期元素各周期元素数数目目=最高能最高能级组内轨级组内轨道所能容道所能容纳纳的的电电子子总数总

30、数原子中外原子中外层电层电子每子每进进入一入一个个新的能新的能级组级组，周期表就出，周期表就出现现一一 个个新周期；而外新周期；而外层电层电子子填满填满一一个个能能级组级组就完成一就完成一个个周期；周期； 每一能每一能级组级组中的中的电电子子填填充都充都从从ns1开开始始np6结结束束 碱碱金金属属稀有稀有气气体体由此证明，由此证明， 电子的周期性排布电子的周期性排布元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化 （电子层结构的周期性）（电子层结构的周期性）族的划分族的划分第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 族与价层电子构型族与价层电子构型 价电子价电子 是指原子参加化学反应时，

31、能用于成键的电子。价电子层价电子层 价电子所在的亚层统称为价电子层，简称价层。价层电子构型价层电子构型 是指价层电子的排布式，它能反映出该元素原子在电子层结构上的特征。 族族 周期表中共有 18 个纵行，分为 8 个主 (A) 族和 8 个副 (B) 族。 同族元素价层电子构型基本相同 ( 少数例外 ) ，所以原子、价层电子构型相同是元素分族的实质。 第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 1. 1.主族元素主族元素 周期表中共有 8 个主族，即 A A 。其价层电子构型为 ns1 2 或 ns2np1 6 ，价电子总数等于其族数。例如，元素 16S 核外电子排布式是 :1s2

32、2s22p63s23p4 ，最后的电子填入 3p 亚层，为主族元素，价层电子构型3s23p4 ，即 A 族。 A 族为稀有气体。这些元素原子的最外层 (nsnp) 上电子都已填满，价层电子构型为 ns2np6 ，成为 8 电子稳定结构 (He 只有 2 个电子1s2) 。它们的化学性质很不活泼，故过去曾称为零族或惰性气体。 第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 2.2.副族元素副族元素 周期表中共有 8 个副族，即 B B B 。凡是原子核外最后一个电子填入 (n-1)d 或 (n-2)f 亚层上的元素，都是副族元素，也称过渡元素最后一个电子填在 (n-2)f 亚层上的元素，

33、称内过渡元素。 过渡元素的价层电子构型:(n-1)d1 10ns1 2 ， B 到 B 族元素原子的价层电子总数等于其族数。第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 周期表元素分区 根据周期、族和原子结构特征的关系，可将周期表中的元素划分成五个区域。 周期表元素分区周期表元素分区s 区ns12 最后一个电子s p 区ns2np16 最后一个电子p d 区(n1)d19ns12 (Pd无s电子) 最后一个电子dds区(n1)d10ns12 最后一个电子sf 区(n2)f114(n1)d02ns2 最后一个电子f3、区的划分例 根据原子的电子层结构与元素周期表之间的关系。如果知道了元

34、素的原子序数，从而判断它所在的周期和族。反之，如果已知某元素所在的周期和族，便可写出该元素原子的电子层结构，也能推知它的原子序数。掌握 周期表中的位置 原子的电子层结构例3已知 Z=25，写出原子的电子结构式、名称、符号及 所属的周期和族。解：电子结构式 25256262243 4333221sdArsdpspss或名称 锰 元素符号 Mn 属d区元素、位于第四周期、第B族例4已知某元素在周期表中位于第五周期、A族，试写出 该元素的基态原子的电子排布式、元素名称、符号和 原子序数。解：电子排布式 42104210621062622554 55444333221psdKrpsdpsdpspss或

35、元素名称 碲 元素符号 Te 原子序数 52练练习1已知某元素处于周期表中第四周期、A族，试写出 该元素原子的电子排布式、原子的核电荷数和名称。练习2已知某元素原子序数为26，试指出它在周期表中的位 置、名称和元素符号。5210521062622443 44333221psdArpsdpspssBr或26266262243 4333221sdArsdpspssFe或位于第四周期、族、d区 元素周期律第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 第四节第四节 元素性质的周期性元素性质的周期性 1 1、有效核电荷、有效核电荷 屏蔽效应：屏蔽效应： 在多电子原子中，任一电子不仅受到原子核的

36、吸引，同时还受到其他电子的排斥。内层电子和同层电子对某一电子的排斥作用，势必削弱原子核对该电子的吸引，这种作用称为屏蔽效应： Z*Z- 有效核电荷Z* 原子序数(Z) 屏蔽常数()：被抵消的那部分核电荷第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 屏蔽效应的结果，使该电子实际上受到的核电荷 的引力比原子序数 (Z)所表示的核电荷的引力要小。 可见屏蔽常数可以理解为被抵消的那部分核电荷。 有效核电荷的周期性变化有效核电荷的周期性变化第五章第五章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律 2 2、原子半径、原子半径 (r) (r) 金属半径:测得两相邻金属原子核间距离的一半，称为该金属原

37、子的金属半径。 共价半径:同种元素的两个原子以共价键结合时，测得它们核间距离的一半，称为该原子的共价半径。范德华半径:相邻分子间两个非键结合的同种原子，其核间距离的一半，称为该原子的范德华半径。金属半径金属半径 共价半径共价半径 分子半径的比较分子半径的比较 元素性质的周期性元素性质的周期性示意图主族元素：从左到右,随Z,Z, r 减小； 从上到下,随Z,电子层数, r 增大。过渡元素：从左到右, r 缓慢减小； 从上到下，r增加幅度很小,甚至相等. 主族元素主族元素示意图125 132 145 161 r/pm Cr V Ti Sc 第四周期元素 元素的原子半径变化趋势137 143 159

38、 173 r/pm WTa Hf Lu 第六周期元素136 143 160 181 r/pm Mo Nb Zr Y 第五周期元素镧系收缩 镧系元素从左到右，原子半径减小幅度更小，这是由于新增加的电子填入外数第三层上，对外层电子的屏蔽效应更大，外层电子所受到的 Z* 增加的影响更小。镧系元素从镧到镱整个系列的原子半径减小不明显的现象称为镧系收缩。其结果为：电离能短周期平均为 10pm；（新增电子填充在（n-1）d 轨道）d区过渡元素平均为 4pm；f区镧系元素平均为 1pm。相邻原子间减小幅度平均值：（新增电子填充在（n-2）f 轨道）3.电离能11molkJ2 .520 )g(LieLi(g)I 基态的气态原子失去电子成为带一个正电荷的气态正离子所需要的能量称为第一电离能，用 I 1表示。 由+1价气态正离子失去电子成为+2价气态正离子所需要的能量称为第二电离能，用 I