第一章 原子结构与周期性

第一章原子结构与周期性第1页，课件共28页，创作于2023年2月原子核外电子运动的描述

原子轨道与电子云图形第2页，课件共28页，创作于2023年2月第3页，课件共28页，创作于2023年2月第4页，课件共28页，创作于2023年2月四个量子数四个量子数及其取值与意义主量子数(n)1234角量子数0010120123磁量子数00-1,0,1自旋量子数+(-)1/2第5页，课件共28页，创作于2023年2月

原子轨道符号的意义与量子数

3S1(n=3,l=0,Ms=0.s=+(-)1/2)2px2pyMs=+(-)1pzMs=0d轨道Ms:dz20dxz,dyz+(-)1dxydx2-y2+(-)2第6页，课件共28页，创作于2023年2月例：用四个量子数表示氮原子上的个价电子2s22p3(2,0,0,1/2)(2,0,0,-1/2)(2,1,0,1/2)(2,1,1,1/2)(2,1,-1,1/2)第7页，课件共28页，创作于2023年2月单电子原子（离子）能量E=-13.6z2/n2(ev)与角量子数无关第8页，课件共28页，创作于2023年2月多电子原子能量E=-13.6(z-σ)2/n*2(ev)

Slate屏蔽常数规则

将原子中的电子分组

(1s);(2s,2p);(3s,3p);(3d);(4s,4p);(4d);(4f);(5s,5p);(5d);(5f)等

位于某小组电子后面的各组，对该组的屏蔽常数＝0，近似地可以理解为外层电子对内存电子没有屏蔽作用；

同组电子间的＝0.35(1s例外，1s的＝0.30);

对于ns或np上的电子，(n－1)电子层中的电子的屏蔽常数＝0.85，小于(n－1)的各层中的电子的屏蔽常数＝1.00;

对于nd或nf上的电子，位于它左边的各组电子对他们的屏蔽常数＝1.00。第9页，课件共28页，创作于2023年2月有效主量子数取值n123456n*1233.74.04.2第10页，课件共28页，创作于2023年2月通过计算说明Ca为4s2还是3d2电子排列顺序1s22s22p63s23p63d2单电子屏蔽常数1.00.850.35产生屏蔽电子数1081σ3d1.0×10+0.85×8+0.35×1=17.15E3d=-13.6×(z*/n)2=-13.6×(2.85/3)2=-12.27ev第11页，课件共28页，创作于2023年2月填为4s2电子排列顺序1s22s22p63s23p64s2单电子屏蔽常数1.010.35产生屏蔽电子数1081σ4s1.0×10+1.0×8+0.35×1=18.35E4s=-13.6×(z*/n)2=-13.6×(1.65/3.7)2=-2.7ev第12页，课件共28页，创作于2023年2月Li的第一电离能？I1=E(A+)-E(A)电离能是离子中电子的总能量和原子中电子的总能量之差其中原子或离子中，每个电子的能量，由Slater方法计算I(Li+)=E(Li+)-E(Li)=2×[-13.6×(3-0.3)2/12]-2×[-13.6×(3-0.3)2/12]-[-13.6×(3-0.85×2)2/22]=5.76ev第13页，课件共28页，创作于2023年2月比较Fe中3d电子与4s电子能量的高低

核外电子排布:1s22s22p63s23p63d64s2σ4s=0.35+0.85*14+1*10=22.25σ3d=0.35*5+18=19.75E4s=-13.6(26-22.25)2/42=-11.95evE3d=-13.6(26-19.75)2/32=-59.03evE4s>E3d第14页，课件共28页，创作于2023年2月离子的核外电子排布由原子电子排布从外层到里失去电子如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2

Fe2+:1s22s22p63s23p63d6离子的电子构型：2e,8e,9-17e,18e,18+2e例：pb2+的离子核外电子构型为A）6s2B)5d106s2C）5s25p65d106s2D)4f145s25p65d106s2第15页，课件共28页，创作于2023年2月基态与激发态

下列元素的电子构型，哪些为基态电子构型，哪个为激发态电子构型。哪个为错误的电子排布。A）1s22s22p5B)1s22s22p43s1C)1s22s32p4D)1s22s22p63s23p63d54s1第16页，课件共28页，创作于2023年2月能级组的意义根据原子结构理论预测；第八周期将包括多少个元素能级组8s25g186f147d108p6共50个电子，五十个元素原子核外出现第一个5g电子的元素其原子序数[118]8s25g1118+3=121第114号元素属于哪一周期，哪一族[Rn]7s25f146d107p2第七周期，第四主族第17页，课件共28页，创作于2023年2月元素性质的周期性

1.有效核电荷Z*元素原子序数增加时，原子的有效核电荷Z*呈现周期性的变化。同一周期：

短周期：从左到右，Z*显著增加。长周期：从左到右，前半部分有Z*增加不多，后半部分显著增加。同一族：从上到下，Z*增加，但不显著。第18页，课件共28页，创作于2023年2月第19页，课件共28页，创作于2023年2月2.原子半径第20页，课件共28页，创作于2023年2月镧系元素从左到右，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。ScTiVCrMnFeCoNiCu(●-●)

YZrNbMoTcRuRhPdAg(■-■)LaHfTaWReOsIrPtAu(▲-▲)第21页，课件共28页，创作于2023年2月电离能变化的周期性第22页，课件共28页，创作于2023年2月同一周期：主族元素从ⅠA到卤素，Z*增大，r减小，I增大。其中ⅠA的I1最小，稀有气体的I1最大；长周期中部(过渡元素)，电子依次加到次外层，Z*增加不多，r减小缓慢，I略有增加。N、P、As、Sb、Be、Mg电离能较大——半满，全满。同一主族：从上到下，最外层电子数相同；Z*增加不多，r增大为主要因素，核对外层电子引力依次减弱，电子易失去，I依次变小。第23页，课件共28页，创作于2023年2月电子亲和能第24页，课件共28页，创作于2023年2月同一周期：从左到右，Z*增大，r减小，最外层电子数依次增多，趋向于结合电子形成8电子结构，A的负值增大。卤素的A呈现最大负值，ⅡA为正值，稀有气体的A为最大正值。同一主族：从上到下，规律不很明显，大部分的A负值变小。A的最大负值不出现在F原子而是Cl原子。第25页，课件共28页，创作于2023年2月电负性

电负性

表示原子形成正负离子的倾向或化合物中原子对成键电子吸引能力的相对大小(并非单独原子的性质,受分子中所处环境的影响)。有多种不同定义方法，定量标度也各不相同。

①原子的杂化状态原子的杂化状态对电负性的影响是因为s电子的钻穿效应比较强，s轨道的能量比较低，有较大的吸引电子的能力。所以杂化轨道中含s成分越多，原子的电负性也就越大。例如，碳和氮原子在杂化轨道sp3、sp2和sp中s成分分别为25%、33%、50%，相应的电负性分别为2.48、2.75、3.29和3.08、3.94、4.67。一般所取碳的电负性为2.55，氮为3.04，分别相当于sp3杂化轨道的电负性。当以sp杂化时，碳的电负性值约接近于氧(3.44)，氮的电负性甚至比氟(3.98)还要大。第26页，课件共28页，创作于2023年2月②键联原子的诱导作用一个原子的电负性可因受周围原子诱导作用的影响而发生变化。例如，在CH3I中的碳的电负性就小于CF3I中碳的电负性。其原因在于，F(3.98)的电负性远大于H(2.2)，在F的诱导作用下，CF3I中碳的电负性增加，甚至超过了碘。结果使得在两种化合物中C－I键的极性有着完全相反的方向:在中碳带正电，而在中碳带负电。考虑到如上述CH3和CF3基团的中心原子受其他原子影响而改变了电负性值，从而提出了基团电负性的概念。一个特定的基团有一个特定的电负性值(表)。

δ＋δ－δ＋δ－2.583.504.323.363.763.422.613.78C6H5COOCH3NO2COOHCNOHN(CH3)2NF22.782.963.103.193.322.322.30电负性NH2CI3