基础化学课件-12基础化学第8章-原子结构

1、8.4 元素周期表和元素周期律第8章 原子结构和元素周期律8.1 电子运动状态的量子力学概念 8.2 氢原子的波函数8.3 多电子原子的核外电子排布10/3/202218.4 元素周期表和元素周期律第8章 原子结构和元素周 8.1.1 原子结构的认识史Democritus:古原子学说；Dalton:原子学说；Thomson:布丁原子模型;Rutherford:行星式模型；Bohr;定态原子模型。 各种理论的形成都有它的历史背景，都有进步的方面，当然也有它的不足。10/3/20222 8.1.1 原子结构的认识史Democritus:古道尔顿原子模型 19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说

2、，他认为原子是微小的不可分割的实心球体10/3/20223道尔顿原子模型 19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学 1897年，英国科学家汤姆逊发现了电子 汤姆生提出了原子的布丁模型。10/3/2022410/2/20224卢瑟福的粒子散射实验表明绝大多数粒子穿过金箔后仍沿着原来的方向前进，但有少数粒子发生了较大的偏转，且有极少数粒子的偏转超过了90度，有的甚至达到180度，像是被金箔弹了回来。 10/3/20225卢瑟福的粒子散射实验表明绝大多数粒子穿过金箔后仍沿着原来英国科学家卢瑟福1911年提出原子有核模型。 E.Rutherford1871-193710/3/20226英国科学家卢瑟

3、福1911年提出原子有核模型。10/2/202波尔原子模型的建立10/3/20227波尔原子模型的建立10/2/20227源于自然界的启发连续光谱：太阳光（或白炽灯光）通过三棱镜折射后可分成赤橙黄绿青蓝紫所有不同波长的光谱。10/3/20228源于自然界的启发连续光谱：太阳光（或白炽灯光）通过三棱镜折射10/3/2022910/2/202298.1 电子运动状态的量子力学概念8.1.2 氢原子光谱:10/3/2022108.1 电子运动状态的量子力学概念8.1.2 氢原子光谱: 8.1.2 核外电子运动的特征1：氢原子光谱特征:不连续的,线状的。线状光谱即不连续光谱。n = 3,4,5,6任何

4、单原子气体受到激发时都会发射线状光谱。不同元素原子所发出的谱线各不相同,相同元素原子所发出的谱线都是一样的。发现:特征谱线:元素原子所发出谱线。10/3/202211 8.1.2 核外电子运动的特征1：氢原子光谱特征:3.Bohr理论 三点假设： 核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动,且不辐射能量； 通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最低基态；原子获得能量后，电子被激发到高能量轨道上，原子处于激发态； 从激发态回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。E：轨道能量h：Planck常数10/3/2022123.Bohr理论E：轨道能量10/2/202212 玻尔的氢原子模型10/3

5、/202213 玻尔的氢原子模型10/2/202213n = 3 红（H）n = 4 青（H ）n = 5 蓝紫 （ H ）n = 6 紫（H ）Balmer线系10/3/202214n = 3 红（H）Balmer线系10/2/202210/3/20221510/2/202215玻尔的氢原子模型 1.原子中电子处于离核较远,能量较高轨道上运动状态。 2.电子可在不同的定态轨道间跃迁,在这过程中吸收一定的辐射或以光的形式放出能量。 吸收或发出辐射的频率与两个定态轨道间能量差E的关系为:式中h为普朗克常数(6.62610-34Js)。10/3/202216玻尔的氢原子模型 1.原子中电子处于离核

6、较远,能量玻尔的氢原子模型例如当氢原子中电子从n=3的轨道跃迁回n=2的轨道时所发射光的波长为:= 656.0nm 不同的原子,由于核电荷数和核外电子数不同,电子运动轨道的能量有差别,因而不同元素的原子就具有自己的特征谱线。 正由于原子轨道的能量是不连续的(即量子化), 所以原子光谱是一种线状光谱。10/3/202217玻尔的氢原子模型例如当氢原子中电子从n=3的轨道跃迁回n=2玻尔理论的优缺点局限性 电子运动有固定的轨道 无法解释氢原子光谱的精细结构优点： 成功运用了量子化观点； 成功解释了氢原子光谱。 10/3/202218玻尔理论的优缺点局限性 无法解释氢原子光谱的精细结构优点：18.1

7、.2 电子的波粒二象性1.微观粒子的运动特征:(1)德布罗意假设（1924年） 任何静质量不为零的实物粒子，都具有波粒二象性。等式左边是表示波动性的物理量，右边动量 p = m v是表示粒子性的物理量，两者通过普朗克常数联系起来。10/3/2022198.1.2 电子的波粒二象性1.微观粒子的运动特征:(1)德 8.1.2 电子的波粒二象性 a.光的波动性：凡与传播有关的现象均用波动性来描述。 b.光的粒子性：凡与物体相互作用的现象均用粒子性来描述。 在光具有波粒二象性的启示下： 1927年,Davissson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验,证实电子也具有波动性。10/3/2022

8、20 8.1.2 电子的波粒二象性 a.光的波动性：凡与传播 8.1.2 电子的波粒二象性（2） 电子衍射实验:10/3/202221 8.1.2 电子的波粒二象性（2） 电子衍射实验:（2）电子衍射实验: 实例1：1927年戴维逊和革末把被一定电势差加速得到一定速度的电子束射到镍单晶体上。结果观察到完全类似伦琴射线被晶体衍射的图衍射环纹。证实了电子确有波动性，而实验所得衍射图纹的电子波波长与上式计算结果基本相符。 实例2： 同年，汤姆逊用电子束通过金箔也获得了同样图纹。1928年以后发现了质子射线，粒子射线、中子射线。并符合德布罗意公式，这就充分证实了他的假设。10/3/202222（2）电

9、子衍射实验: 实例1：1927年戴维逊和革末把 电子衍射实验图谱:10/3/202223 电子衍射实验图谱:10/2/2022(1)物质波概率波 采用照像的方法可得到电子衍射实验同样的图案。这就显示出电子的波动性电子波动性是许多相互独立的电子在完全相同的情况下运动的统计结果。实物粒子二象性的统计解释10/3/202224(1)物质波概率波实物粒子二象性的统计解释10/2/20区别：机械波： 媒质质点的振动在空间的传播。物质波： 微粒在空间出现的概率概率波。 电子衍射图纹中，衍射强度大的地方电子出现的概率就大，衍射强度小的地方电子出现的概率就小。10/3/202225区别：机械波：物质波： 电子

10、衍射图纹中，衍射强度大的地方8.1.3 测不准原理1：测不准原理:1926年 电子衍射实验表明，具有波动性的电子等微观粒子是没有确定的运动轨道，电子经过晶体后每次到达什么地方无法准确预测。 对于具有波粒二象性的微粒而言,不可能同时准确测定它们在某瞬间的位置和速度(或动量)。海森堡10/3/2022268.1.3 测不准原理1：测不准原理:1926年 以数学表达式表示为：为位置不准量为动量不准量10/3/202227以数学表达式表示为：为位置不准量为动量不准量10/2/202例：质量为50g的子弹 V=300m/s-1, 0.01%300解：对于同样速度的电子：= 2.4 cm这一计算结果已没有

11、实际意义了。10/3/202228例：质量为50g的子弹 V=300m/s-1, 8.1.4 波函数薛定谔方程(1)波函数( ) :1926年薛定谔提出了描述微观粒子运动的基本方程10/3/202229 8.1.4 波函数薛定谔方程(1)波函数( 式中: 称为波函数; E为原子的总能量; V为原子核对电子的吸引能; m为电子的质量; h 为普朗克常数; x、y、z 为电子的空间坐标.对于氢原子来说, 是描述氢原子核外电子运动状态的数学表达式奥地利科学家薛定谔10/3/202230 式中: 称为波函数;奥地利科学家薛定谔1 在经典力学中，物体在任一瞬间的状态可用坐标和动量（或速度）来描述。但在原

12、子内运动着的电子由于测不准关系，不能用经典力学来处理。具有波粒二象性的微观粒子的运动状态就必需用特定的波函数来描述其合理的一个解代表着电子的一种运动状态，n个代表着电子的n个运动状态。 8.1.4 波函数薛定谔方程10/3/202231 在经典力学中，物体在任一瞬间的状态可用坐标和动量具有波粒 坐标变换10/3/202232 坐标变换10/2/202232 在这里我们无需了解它的求解过程，而只注重其解的结果。称为径向部分径向波函数称为角度部分角度波函数 我们对微观粒子的运动性质可用波函数波动方程来描述，但这是概率波。它不能用经典的牛顿力学来描述，它没有一个确定的运动规道，只有出现的概率大小。1

13、0/3/202233 在这里我们无需了解它的求解过程，而只注重其解称为径向 核外电子运动状态的描述描述氢原子与类氢离子的球坐标10/3/202234 核外电子运动状态的描述描述氢原子与类氢离子的球坐标10/28.2.2 量子数及其物理意义 薛定谔方程在数学上有很多解，即符合方程的有多个。原子中电子运动状态的描述，不是所有的都是合理的，只有那些符合特定的物理条件的（连续、单值、有限、归一），才是方程的合理解。 这些特定条件的出现和限制就自然地得到了各个量子数和能量量子化的结果。薛定谔方程每一个合理的解i代表了原子中电子一种可能的运动状态,其对应的能量值就是该定态对应的能级。10/3/202235

14、8.2.2 量子数及其物理意义 薛定谔方程在数学上8.2.2 量子数及其物理意义 根据薛定谔方程的求解，原子轨道（这里完全不同与玻尔的原子轨道）是由主量子数 n、角量子数l、磁量子数 m来决定。这些量子数决定轨道的能量、形状和伸展方向。10/3/2022368.2.2 量子数及其物理意义 根据薛定谔方程的求解，原8.2.2 量子数及其物理意义1.主量子数 (n) 决定了电子在核外出现概率最大区域(“电子层”)离核的远近及其能量的高低。n 值 1 2 3 4 5 6n 值代号K L M N O P 主量子数如果更要与旧量子论相连系，那就是我们所知的电子层。10/3/2022378.2.2 量子数

15、及其物理意义1.主量子数 (n) 8.2.2 量子数及其物理意义 2： 角量子数 （l） 决定原子轨道的能量和形状。它的取值主要取决于 n，当 n一定时，l 可取值为：0、1、2、3、（ n 1）。L 值 0 1 2 3 .符 号 s p d f .符号 s p d 形状 球形 无柄哑铃形 梅花瓣形旧称亚层10/3/2022388.2.2 量子数及其物理意义 2： 角量子数 （l）8.2.2 量子数及其物理意义 3.磁量子数 (m) l 值相同的电子,具有确定的原子轨道形状,但有不同的伸展方向。 磁量子数就是 描述原子轨道在空间的伸展方向 当l一定时m的取值为：磁量子数共可取（2 l +1）个

16、值例：当角量子数l等于 1时，磁量子数可取 +1，0，-1这也就表明该原子轨道在磁场中有三个伸展方向。10/3/2022398.2.2 量子数及其物理意义 3.磁量子数 (m) 8.2.2量子数及其物理意义4. 自旋量子数 ( ms ) :自旋量子数 m s 不受上述三个量子数的限制 电子的自旋可有两个相反的方向, 所以自旋量子数 只有2个值, +1/2, -1/2，通常用“”和“”表示。 总结：描述原子核外某一个电子运动状态就必需用四个量子数。10/3/2022408.2.2量子数及其物理意义4. 自旋量子数 ( ms ) 原子轨道（atomic orbital） 描述原子中单个电子运动状态

17、的波函数n,l,m（ r,）常称作原子轨道。原子轨道仅仅是波函数的代名词，绝无经典力学中的实际轨道的含义。8.2.2 量子数及其物理意义10/3/202241原子轨道（atomic orbital）8.2.2 量子数及设 n,l,m（ r,）= Rn,l（ r） Yl,m（ ,） 空间波函数 径向部分 角度部分 n、l、m 波函数 n,l,m（ r,） 原子轨道“atomic orbital” ； n、l En,l,决定原子轨道的能量。 波函数图形又称为“原子轨道（函数）图形”。8.2.2 量子数及其物理意义10/3/202242设 n,l,m（ r,）= Rn,l（ r） Yl主量子数n轨道

18、角动量量子数l磁量子数m波函数同层轨道数（n2）容纳电子数（2n2）1001s122002s481012pz 2px 2py量子数组合和原子轨道数10/3/202243主量子数n轨道角动量量子数l磁量子数m波函数同层轨道数（n主量子数n轨道角动量量子数l磁量子数m波函数同层轨道数（n2）容纳电子数（2n2）3003s9181013pz 3px 3py20123dz2 3dxz 3dyz3dxy 3dx2-y210/3/202244主量子数n轨道角动量量子数l磁量子数m波函数同层轨道数（n10/3/20224510/2/202245(1) n = 3的原子轨道可有哪些轨道角动量量子数和磁 量子数

19、？该电子层有多少原子轨道？ 解：当 n = 3，l = 0，1，2； 当 l = 0，m = 0； 当 l = 1，m = -1，0，+1； 当 l = 2，l = -2，-1，0，+1，+2； 共有9个原子轨道。 10/3/202246(1) n = 3的原子轨道可有哪些轨道角动量量子数和磁10四个量子数描述核外电子运动的可能状态例： 原子轨道 ms n = 1 1s (1个) 1/2 n = 2 l = 0， m = 0 2s (1个) 1/2 l = 1， m = 0 , 1 2p (3个) 1/2 n = 3 l = 0， m = 0 3s (1个) 1/2 l = 1， m = 0

20、, 1 3p (3个) 1/2 l = 2， m = 0 , 1， 2 3d (5个) 1/2 n = 4 ?10/3/202247四个量子数描述核外电子运动的可能状态例： 8.2.2 量子数及其物理意义原子轨道的 2p 状态，n = 2 l = 1 m = +1、0、-1共为三组： （2、1、+1）（2、1、0）（2、1、-1） 这种因 n 和 l 相同，而 m不同的三种组合（n、l、m）在量子力学中称为等价轨道也叫简并轨道。它们的能量相同，但空间伸展方向不同。10/3/2022488.2.2 量子数及其物理意义原子轨道的 2p量子数及其物理意义同一轨道中最多容纳两个电子且自旋方向相反。因此

21、,每个电子的运动需用4个量子数n、l、m以及ms来描述,缺一不可。例如n = 2, l = 1, m = -1, ms = +1/2。指的是第2电子层p亚层中2py轨道上自旋方向以(+1/2)为特征的那个电子。例题:补足下列缺少的量子数:n = 3, l = 1, m = ?, ms = -1/2。 在同一原子中没有n、l、m及ms完全相同的两个电子存在。保里不相容原理:10/3/202249量子数及其物理意义同一轨道中最多容纳两个电子且自旋方向相反。8.2.3 概率密度和电子云 在原子核外某处单位体积内电子出现的概率, 用|2 来表示。 概率密度和概率是两个概念，概率密度和该空间区域体积的乘

22、积才是电子在此区域中出现的概率。 (1)概率密度:10/3/2022508.2.3 概率密度和电子云 （2）电子云 为了形象化地表示出电子的概率密度分布，可以将其看作为带负电荷的电子云。 电子云的正确意义并不是电子真的象云那样分散，不再是一个粒子，而只是电子行为统计结果的一种形象表示。电子云图象中每一个小黑点表示电子出现在核外空间中的一次概率，概率密度越大，电子云图象中的小黑点越密。8.2.3 概率密度和电子云10/3/202251（2）电子云 8.2.3 概率密度和电子云10/2/2028.2.4 原子轨道的图形 波函数n,l,m（ r,）的空间图像可理解为原子核外电子运动的空间范围,可看成

23、是“原子轨道” (AO)。1. 氢原子轨道的角度分布图: 将Y(,)的大小和角度, 的关系用图像表示出来,就得到原子轨道角度分布图。10/3/2022528.2.4 原子轨道的图形 波函数n,l,m（ 轨道R n，l (r)Y l,m(,) 能量/J 1sA1e-Br1/4-2.1810-182sA2(2-Br)e-Br/21/4-2.1810-18/222pz2px2pyA3re-Br/23/4cos3/4sincos3/4sinsin氢原子的一些波函数 10/3/202253轨道R n，l (r)Y l,m(,) 能量/J 1s是一种球形对称分布氢原子基态角度部分10/3/202254是一

24、种球形对称分布氢原子基态角度部分10/2/202254氢原子轨道的角度分布图例: pz 原子轨道的绘制.由薛定谔方程可解得:式中R为常数。Y ( pz ) = R cos10/3/202255氢原子轨道的角度分布图例: pz 原子轨道的绘制.由薛1.氢原子轨道的角度分布图将不同的代入,可求得相应的Y(pz):将所得曲线绕z轴旋转360,所得图形就是pz原子轨道角度分布图。R 0.866R 0.707R 0.5R 0 -0.5R -0.707R -0.866R -R0 30 45 60 90 120 135 150 180 () Y(pz) ()Y(pz) 10/3/2022561.氢原子轨道的

25、角度分布图将不同的代入,可求得相应的Y(p 氢原子轨道的角度分布图 图 0.472+-yz1510/3/202257 氢原子轨道的角度分布图 图 0.472+-ypz原子轨道角度分布图10/3/202258pz原子轨道角度分布图10/2/20225810/3/20225910/2/20225910/3/20226010/2/202260注意:1、对称轴上出现极值;2、 Y值的大小并不代表电子离核的远近;3、Y有正值或负值,但不是正负电荷;4、图象中的方向和正负值对化学键形成有意义。 氢原子轨道的角度分布图10/3/202261注意:1、对称轴上出现极值; 氢原子轨道的角度分布1. 氢原子电子云

26、的角度分布图电子在核外出现的概率与空间体积有关. 概率 = 概率密度体积电子云角度分布图:|2的角度分布部分随角度变化作图所得到的图象。电子云角度分布图及其与原子轨道角度分布图不同。10/3/2022621. 氢原子电子云的角度分布图电子在核外出现的概率与空间S电子云p电子云10/3/202263S电子云p电子云10/2/20226310/3/20226410/2/2022643d电子云：n=3, l=2, m=0,10/3/2022653d电子云：n=3, l=2, m=0,10/2/202263dz2电子云角度分布图10/3/2022663dz2电子云角度分布图10/2/202266 D函

27、数：D（r）=4p r2R2（dr）。D函数(电子的径向分布函数)的物理意义是离核r的“无限薄球壳”里电子出现的概率。 D值越大表明在这个球壳里电子出现的概率越大。因而D函数可以称为电子球面概率图。3. 概率密度的径向分布10/3/202267 D函数：D（r）=4p r2R2（dr）。D函数(电球形薄球壳夹层示意图 dv= 4r2dr 3. 氢原子轨道的径向分布图示D（r图）10/3/202268球形薄球壳夹层示意图 dv= 4r2dr 3. 一些氢原子状态的径向分布函数 3.概率密度的径向分布图示D（r图）10/3/202269 一些氢原子状态的径向分布函数 3.概率密度的径向分布图氢原子

28、核外电子的D函数图象3s3d3p2s2p1s3. 概率密度的径向分布图示 D（r)图10/3/202270氢原子核外电子的D函数图象3s3d3p2s2p1s3. 概率 随着主量子数 n 的增加，D（r）的极值依次外移说明原子轨道的能量也愈来愈高，此轨道中的电子能量也高。曲线峰值愈靠近原子核，说明在这一区域电子出现的几率越大。反之则相反。 当主量子数 n 相同时，角量子数 l 不同的状态来说，几率密度图中曲线有多个峰值，且 l 越小的第一个峰值越靠近原子核量子力学称之为钻穿效应。10/3/202271 随着主量子数 n 的增加，D（r）的极值依次外 峰值数：= n- l ns有n个峰、 np有（

29、n-1）个峰、 nd有（n-2）峰、 nf有（n-3）个峰。 3. 概率密度的径向分布图示D（r）图总结10/3/202272 峰值数：= n- l 3. 概8.3多电子原子的核外电子排布Pauling近似能级图:能级组与周期数对应。图中可看出:各电子层能级的相对高低;能级分裂;能级交错。10/3/2022738.3多电子原子的核外电子排布Pauling近似能级图:能级 多电子原子的核外电子排布基态多电子原子外层轨道能级:2.屏蔽效应、穿钻效应与能级交错:(1)屏蔽效应: 多电子原子中,核电荷对某个电子的吸引力,因其它电子对该电子的排斥而被削弱的作用。 通常把电子实际所受到的核电荷有效吸引的那

30、部分核电荷称为有效核电荷,以Z表示。 Z = Z - 式中 为屏蔽常数（总的屏蔽常数）。10/3/202274 多电子原子的核外电子排布基态多电子原子外层轨道能级:2.屏8.3.1多电子原子的核外电子能级 可以粗略按以下经验规则取值:同组电子之间 为0.35 (n-1) 组电子对 ns，np组电子为0.85 ; (n-2)组以内电子的对n组电子为1.00。（n+1）组电子对n组为0。分组：主量子数相同为一组；1s，2s2p；3s3p3d.10/3/2022758.3.1多电子原子的核外电子能级 可以粗略按以下经验规则 n相同，l不同时， l愈大则该电子受到的屏蔽作用愈强，即越大，能量就愈高：

31、Ens Enp End Enf l相同，n不同时，n越大，电子层数越多，外层电子受到的屏蔽作用越强，能级则越高：E1s E2s E3s E2p E3p E4p 10/3/202276 n相同，l不同时， l愈大则该电子受到的屏蔽作用8.3.1多电子原子的核外电子能级(2)钻穿效应: 这种外层电子穿过内层电子避开其它电子的屏蔽作用的效应，称为钻穿效应。一般钻穿能力顺序为:ns np nd nf2s与2p轨道的径向分布图 n相同，l不同时，l愈小的电子，在核附近出现的可能性越大，电子的钻穿能力愈强，能量就愈低。10/3/2022778.3.1多电子原子的核外电子能级(2)钻穿效应: 这种E3d E

32、4s,可能就是4s电子的钻穿能力较3d电子强的缘故。3d与4s轨道的径向分布图8.3.1多电子原子的核外电子能级10/3/202278E3d E4s,可能就是4s电子的钻穿能力较3d电子强的10/3/20227910/2/202279徐光宪能级规则： n+0.7l E3d E4s8.3.1 多电子原子的能级10/3/202280徐光宪能级规则：8.3.1 多电子原子的能级10/2/2021.核外电子排布的一般规则:Pauli不相容原理:每个AO中最多容纳两个自旋方向相反的电子. 最低能量原理:电子在核外排列应尽可能先排布在低能级轨道上.Hund规则: 电子将尽可能单独分占不同的等价轨道,且自旋

33、方向平行.Hund特例: 轨道处于全满、半满、全空时,原子较稳定。8.3.2 核外电子排布规律10/3/2022811.核外电子排布的一般规则:Pauli不相容原理:8.3.22.量子数,电子层,电子亚层之间的关系:每个电子层最多容纳的电子数 主量子数 n 1 2 3 4 电子层 K L M N 角量子数 l 0 1 2 3 电子亚层 s p d f 每个亚层中轨道数 每个亚层最多容纳电子数 32 2n2 2 6 10 148183572110/3/2022822.量子数,电子层,电子亚层之间的关系:每个电子层最多容纳的 8.3.2 核外电子排布规律基态原子中电子的排布:例如:26号Fe:书写

34、时改为:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2。也可书写为:Ar3d6 4s2。其中Ar表示Fe的原子实。原子实:某原子的原子核及电子排布同某稀有气体原子里的电子排布相同的那部分实体。在此,18Ar的电子排布式为:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6。10/3/202283 8.3.2 核外电子排布规律基态原子中电子的排布:例如:2 核外电子排布规律 ns np (n - 1)d (n - 2)f原子失电子顺序并不是填充电子顺序的逆方向.例如Fe2+:Fe2+的电子排布式Ar60,4s再比如Mn2+(25Mn):3dAr3d54s0而不是:Ar3d4 4s2.简单基态阳离子的

35、电子排布:26Fe 的电子排布式为Ar3d6 4s2.按以下价电子电离顺序的经验规律来排布:10/3/202284 核外电子排布规律 ns np (n - 1)d Hund规则的补充规定：简并轨道全充满、半充满、或全空，是能量较低的稳定状态。例： 24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1 不能写做：24Cr：1s22s22p63s23p63d44s2 29Cu：1s22s22p63s23p63d94s2 10/3/20228510/2/202285 Hund规则（Hunds rule）： 电子在能量相同的轨道（简并轨道）上排布

36、时，总是尽可能以自旋相同的方向，分占不同的轨道，因为这样的排布方式总能量最低。例：7N：1s22s22p3，三个2p电子的运动状态：2,1,0, +1/2；2,1,1, +1/2；2,1,-1，+ 1/2 。用原子轨道方框图表示： 1s 2s 2p 7N10/3/202286 Hund规则（Hunds r8.4 元素周期表和元素周期律8.5.1 元素周期表的特点1.原子序数:原子序数由原子核电荷数确定。2.周期:元素周期表中每一横行周期号数等于电子层数(Pd除外)。 各周期元素的数目等于相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数。10/3/2022878.4 元素周期表和元素周期律8.5.1 元素

37、周期表的特点1各周期元素与相应能级组的关系周期 能级组 能级中原子轨道 电子最大容量 元素数目 1 1 1s 2 2 2s2p 3 3 3s3p 4 4 4s3d4p 5 5 5s4d5p 6 6 6s4f5d6p 7 7 7s5f6d(未完)2 28 88 818 1818 1832 32尚未布满 23(未完)10/3/202288各周期元素与相应能级组的关系周期 能级组 能级中原子B B副族元素价电子数 = 最外层s和次外层d电子总数。例如Mn,价电子层构型为:3d54s2,价电子数目为7。B、B副族元素价电子数 = 最外层s电子数目;(1)主族元素与副族元素:(2)价电子数:主族元素价电

38、子数 = 最外层s、p电子总数3.族:元素周期表中每一纵行10/3/202289B B副族元素价电子数 = 最外层s和次外层d电子总数A01AAAAAA2p区3s区BBBBBBB4d区ds区567镧系f区锕系4. 区：把价层电子构型相似的元素集中在一起，形成一个区。10/3/202290A01AAAAAA2p区3s区BBBB8.4.1 元素周期表的特点主族元素副族元素零族ns12ns2np16(n -1)d110 s12(n-2)f114s区p区d区ds区f区过渡元素内过渡元素超铀元素10/3/2022918.4.1 元素周期表的特点主族元素副族元素零族ns12n8.4.2 元素的性质与原子结构的关系1.有效核电荷 Z = Z - 同一周期中，增加的几乎都是同层电子，屏蔽常数较小，因而有效核电荷增加较迅速。短周期中增加较快，长周期中增加较慢，而f区元素几乎不增加。 10/3/2022928.4.2 元素的性质与原子结构的关系1.有效核电荷 Z2.原子半径如原子半径,电离能,电子亲和能以及电负性等。常以原子存在的不同形式来定义。原子参数:能表征原子基本性质的物理量。198pm 360pm金属半径:范德华半径:180pm99pm氯原子的共价半径氯原子的范德华半径共价半径:256pm铜原子半径128pm原子半径10