1、第一章第一章原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 化学反应能否发生，反应速度的快慢，以化学反应能否发生，反应速度的快慢，以及反应进行的程度大小等均与反应物和生及反应进行的程度大小等均与反应物和生成物的组成和结构等性质有关，与原子间成物的组成和结构等性质有关，与原子间的结合方式有关。的结合方式有关。化学反应的本质化学反应的本质反应物分子之间原子的重新组合反应物分子之间原子的重新组合如如：H2+Cl2 2HCl 为了研究反应的本质、物质的性质及变为了研究反应的本质、物质的性质及变化规律，就必须研究物质的结构。化规律，就必须研究物质的结构。分子的结构与性质分子的结构与性质物质结构物质结构原子结构
2、和元素周期性原子结构和元素周期性固（晶）体的结构与性质固（晶）体的结构与性质主要内容主要内容1.原子结构的近代概念原子结构的近代概念2.原子中的电子分布原子中的电子分布3.元素周期系与核外电子元素周期系与核外电子 分布的关系分布的关系4.元素原子性质的周期性变化元素原子性质的周期性变化第一章第一章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性基本要求基本要求1.微观粒子的波粒二象性微观粒子的波粒二象性2.波函数与原子轨道、波函数与原子轨道、几率密度与电子云几率密度与电子云3.四个量子数四个量子数6.元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化4.原子核外电子分布原理及其分布原子核外电子分布原理及其分布
3、5.元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系第一章第一章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性第一节原子与元素第一节原子与元素第一章第一章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性第一节第一节 原子与元素原子与元素第一章第一章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性第二节原子结构的近代概念第二节原子结构的近代概念第一章第一章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 第二节第二节原子结构的近代概念原子结构的近代概念5-1-3 原子轨道能级原子轨道能级1-2-1 原子轨道能级原子轨道能级日光通过棱镜分光，可得到红、橙、黄、日光通过棱镜分光，可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、
4、紫连续变化的谱带。绿、青、蓝、紫连续变化的谱带。装有低压高纯装有低压高纯H2(g)的放电管所发出的光的放电管所发出的光,通过棱镜分光后，在可见光区波长范围内，通过棱镜分光后，在可见光区波长范围内，可以观察到不连续的四条谱线。可以观察到不连续的四条谱线。aa为连续光谱为连续光谱氢原子光谱氢原子光谱 nm 410.2 434.1 486.1 656.3aa H H H H为带状光谱为带状光谱5-1-3 原子轨道能级原子轨道能级1-2-1 原子轨道能级原子轨道能级氢原子光谱氢原子光谱=3646.00 n2_n2-4巴尔麦系巴尔麦系_1=RH（）221n21_里德堡经验公式里德堡经验公式氢原子中的电子
5、在原子核周围有确定半径氢原子中的电子在原子核周围有确定半径和能量的圆形轨道中运动。电子在这些轨和能量的圆形轨道中运动。电子在这些轨道上运动不吸收能量或放出能量，称为定道上运动不吸收能量或放出能量，称为定态态 玻尔氢原子模型玻尔氢原子模型nEn/J1-2.179 10-18 2-5.45 10-19 3-2.42 10-19 4-1.36 10-19 5-8.72 10-20 6-6.05 10-20 n越小越小,离核越近离核越近,轨道能量越低轨道能量越低,势能值越负。势能值越负。处于激发态的电子不稳定，要跳回到能量处于激发态的电子不稳定，要跳回到能量较低的轨道较低的轨道,以光的形式放出能量以光
6、的形式放出能量(即光谱即光谱谱线对应的能量谱线对应的能量)。正常状态下，原子中的电子尽可能在离核正常状态下，原子中的电子尽可能在离核最近、能量最低的轨道上运动最近、能量最低的轨道上运动(基态基态)。玻尔氢原子模型玻尔氢原子模型基态基态 激发态激发态(电子处于能电子处于能 量较高的状态量较高的状态)吸收能量吸收能量(跃迁跃迁)放出能量放出能量En(2)-En(1)=hhPlanck常数常数 光的频率光的频率 -0.445-0.605-0.872 -1.36 -2.42 -5.45-21.79E/10-19J7 6 54 3 21n121.6nm120.6nm97.25nm94.98nm93.78
7、nm93.14nm656.5nm486.1nm434.1nm410.2nm397.2nmH H H H H 如如氢原子光谱中的氢原子光谱中的H线线En2-En1=hhPlanck常数常数 光的频率光的频率=4.57 1014S-1 En-En-2.42 10-19J-(-5.45 10-19J)h 6.626 10-34JS32=656.5nm 32 4.57 1014S-1 c(光速光速)3 108mS-1 严重的局限性。只能解释单电子原子严重的局限性。只能解释单电子原子(或或离子离子)光谱的一般现象，不能解释多电子光谱的一般现象，不能解释多电子原子光谱。原子光谱。成功地解释了氢原子和类氢原
8、子成功地解释了氢原子和类氢原子(如如He+、Li2+)的光谱现象的光谱现象,推动了原子结构的发展推动了原子结构的发展。玻尔氢原子模型玻尔氢原子模型玻尔理论的缺陷，促使人们去研究和建玻尔理论的缺陷，促使人们去研究和建立能描述原子内电子运动规律的量子力立能描述原子内电子运动规律的量子力学原子模型。学原子模型。角动量的量子化，巩固了量子化的概念角动量的量子化，巩固了量子化的概念。5-2-1 电子的波粒二象性电子的波粒二象性1-2-2 电子的波粒二象性电子的波粒二象性 粒子性粒子性电子有确定的体积电子有确定的体积(d 约为约为10-15m)和质量和质量(9.109110-31kg)波动性波动性衍射现象
9、衍射现象_hP=德布罗意关系式德布罗意关系式5-2-2 概率概率1-2-2 电子的运动规律电子的运动规律电子运动有规律但无法确定其运动轨迹电子运动有规律但无法确定其运动轨迹概率概率出现机会多少出现机会多少核外空间某些区域电子出现的机会多，核外空间某些区域电子出现的机会多，概率大；概率大；核外空间某些区域电子出现的机会少，核外空间某些区域电子出现的机会少，概率小。概率小。概率密度概率密度电子在原子核外某处单位电子在原子核外某处单位 体积内出现的概率体积内出现的概率5-2-原子轨道原子轨道1-2-2 原子轨道原子轨道薛定谔波动方程：薛定谔波动方程：描述微观粒子运动状态的基本方程描述微观粒子运动状态
10、的基本方程0)(8)(22222222VEhmzyx对氢原子来说对氢原子来说,波函数波函数(X、Y、Z)是描述是描述氢原子核外电子运动状态的数学表达式氢原子核外电子运动状态的数学表达式。m电子质量电子质量 h普朗克常数普朗克常数 E体系总能量体系总能量 V电子的势能电子的势能波函数波函数对薛定谔方程求解，可以得到一系列对薛定谔方程求解，可以得到一系列 波函数波函数s、s、p.i相应的能量值相应的能量值 Es、Es、Ep.Ei波函数波函数方程的每一个解代表电子的一种可能运动状态方程的每一个解代表电子的一种可能运动状态在量子力学中，用波函数和与其对应的在量子力学中，用波函数和与其对应的能量来描述电
11、子的运动状态。能量来描述电子的运动状态。是描述电子运动状态的数学表达式，是描述电子运动状态的数学表达式，的空间图象叫原子轨道，的空间图象叫原子轨道，原子轨道的数学表达式就是波函数。原子轨道的数学表达式就是波函数。原子轨道的角度分原子轨道的角度分布图布图：将波函数将波函数的角度的角度分布部分分布部分(Y)作图作图所得的图象。所得的图象。zx+-zzzzzxxxxxxxyyyyspx py pzdxy dyz dxzdz2 dx2-y2原子轨道的角度分布图原子轨道的角度分布图5-2-4电子云电子云1-2-3 电子云电子云 概率密度：概率密度：|2表示电子在原子内核外某处出现的概率密度表示电子在原子
12、内核外某处出现的概率密度 电子云：电子云：|2的空间图象的空间图象 用小黑点的疏密用小黑点的疏密表示电子出现概率密度的相对大小表示电子出现概率密度的相对大小小黑点较密的地方，小黑点较密的地方，概率密度较大，单位概率密度较大，单位体积内电子出现的机体积内电子出现的机会多。会多。如如 1s的电子云的电子云电子云角度分布图：电子云角度分布图：|2角度部分作图角度部分作图zzzzzzxxxxxxxxyyyyyspx py pzdxy dyz dxzdx2 dx2-y2与原子轨道角度与原子轨道角度分布图的不同：分布图的不同：原子轨道原子轨道电子云电子云有正、负有正、负为正为正(一般一般不标不标)胖胖瘦瘦
13、5-2-5量子数量子数1-2-4 量子数量子数主量子数主量子数(n)表示原子轨道或电子云离核距离和能级高低表示原子轨道或电子云离核距离和能级高低n=1、2、3、4、5.正整数正整数 n12345电子层电子层 第一层第一层 第二层第二层第三层第三层第四层第四层第五层第五层电子层电子层符号符号KLMNOn值越小，该电子层离核越近，能级越低值越小，该电子层离核越近，能级越低。副量子数副量子数()表示原子轨道或电子云的形状表示原子轨道或电子云的形状=0、1、2、3.(n-1)的正整数的正整数 形状形状球形球形 哑铃形哑铃形 花瓣形花瓣形 电子亚电子亚层符号层符号spdfg同一电子层同一电子层,值越小值
14、越小,该电子亚层能级越低该电子亚层能级越低。n010120123符号符号1s2s2p3s3p 3d4s4p 4d 4f 磁量子数磁量子数(m m)表示原子轨迹或电子云在空间的伸展方向表示原子轨迹或电子云在空间的伸展方向 m m值：值：-、0、+的正整数的正整数,共共(2l+1+1)个个 m0-1、0、+-2、-1、0、+1、+2原子轨原子轨道符号道符号spy、px、pzdxy、dyz、dz2、dxz、dx2-y2同一亚层内的各原子轨道同一亚层内的各原子轨道,在没有外加磁场在没有外加磁场下下,能量是相等的能量是相等的,称等价轨道称等价轨道(简并轨道简并轨道)。自旋量子数自旋量子数(m ms s)
15、描述原子中每个电子的运动状态必须用描述原子中每个电子的运动状态必须用 四个量子数四个量子数：即即 主量子数主量子数(n)：电子所处的电子层：电子所处的电子层副量子数副量子数(l)：电子所处的电子亚层：电子所处的电子亚层及原子轨道、电子云的形状及原子轨道、电子云的形状磁量子数磁量子数(m)：轨道在空间的伸展方向：轨道在空间的伸展方向自旋量子数自旋量子数(ms)：电子自旋方向：电子自旋方向描述电子的自旋状态描述电子的自旋状态m ms s值：值：+、顺时针方向或逆时针方向顺时针方向或逆时针方向2121如如 n=2、=1、m=-1、ms=+则可知是第二电子层、则可知是第二电子层、p亚层、亚层、px轨道
16、轨道、自旋方向为自旋方向为的电子。的电子。1212nm轨道数轨道数电子数电子数(2n2)K 1s00122L 2s0428p10、16M 3s009218p10、16d20、1、210N 4s0016232p10、16d20、1、210f3-0、1、2、314小结小结电子具有波粒二象性，需按电子具有波粒二象性，需按几率分布的统计规律来进行研究。几率分布的统计规律来进行研究。波函数是描述核外电子运动状态的数学波函数是描述核外电子运动状态的数学表达式，其空间图象为表达式，其空间图象为“原子轨道原子轨道”。概率密度概率密度|2 是电子在原子核外空间某是电子在原子核外空间某处单位体积内出现的概率。用小
17、黑点表处单位体积内出现的概率。用小黑点表示其分布所得的空间图象。示其分布所得的空间图象。描述原子中电子状态需用四个量子数：描述原子中电子状态需用四个量子数：主量子数主量子数(n)、副量子数、副量子数()、磁量子数磁量子数(m)、自旋、自旋 量子数量子数(ms)。第二节原子结构的近代概念第二节原子结构的近代概念第一章第一章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 第二节第二节 结束结束第三节原子中电子的分布第三节原子中电子的分布第一章第一章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 第三节第三节原子中电子的分布原子中电子的分布5-1基态原子中电子分布原基态原子中电子分布原理理1-3-1 基态原
18、子中电子的分布原理基态原子中电子的分布原理泡利不相容原理泡利不相容原理每一个原子轨道，每一个原子轨道，最多只能容纳两个自旋方向相反的电子最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。能量最低原理能量最低原理原子为基态时，电子原子为基态时，电子尽可能地分布在能级较低的轨道上，使尽可能地分布在能级较低的轨道上，使原子处于能级最低状态。原子处于能级最低状态。洪德规则洪德规则在同一亚层的等价轨道中在同一亚层的等价轨道中,电子尽可能地单独分布在不同的轨道电子尽可能地单独分布在不同的轨道上上,且自旋方向相同。且自旋方向相同。如如7N 1s22s22p31s 2s 2p5-3-2多电子原子轨道的能级多电子原子轨道的能
19、级1-3-2多电子原子轨道的能级多电子原子轨道的能级6s5s4s3s2s1s6p5p4p3p2p5d4d3d4fPONMLK1s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s1.能级能级KLMNOP3.同一原子，不同电子同一原子，不同电子亚层有能级交错现象：亚层有能级交错现象：如如E5s E4d E5p2.同一电子层：同一电子层：Ens Enp End Enf近似能级图近似能级图它是从周期系中各元素原子轨道图中归它是从周期系中各元素原子轨道图中归纳出的一般规律，不能反映每种元素原纳出的一般规律，不能反映每种元素原子轨道能级的相对高低，所以是近似的子轨道能级的相对高低，所以是近似的。对
20、近似能级图的几点说明对近似能级图的几点说明只能反映同一原子内各原子轨道能级的只能反映同一原子内各原子轨道能级的相对高低相对高低,不能比较不同元素原子轨道不能比较不同元素原子轨道。只能反映同一原子外电子层中原子轨道只能反映同一原子外电子层中原子轨道能级的相对高低，不能反映内电子层中能级的相对高低，不能反映内电子层中原子轨道能级的相对高低。原子轨道能级的相对高低。电子轨道上的能级与原子序数有关电子轨道上的能级与原子序数有关。5-5-基态原子中电子的分布基态原子中电子的分布1-3-3 基态原子中电子的分布基态原子中电子的分布(2)2s(4)3s(1)1s(6)4s(9)5s(16)7s(3)2p(1
21、2)6s(5)3p(8)4p(11)5p(15)6p(19)7p(7)3d(10)4d(14)5d(18)6d(13)4f(17)5f应用核外电子填入轨应用核外电子填入轨道顺序图，根据泡利道顺序图，根据泡利不相容原理、能量最不相容原理、能量最低原理、洪德规则，低原理、洪德规则，可以写出元素原子的可以写出元素原子的核外电子分布式核外电子分布式。如如 19K 1s22s22p63s23p64s1 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 核外电子填入轨道的顺序核外电子填入轨道的顺序19种元素原子的外层电子分布有例外种元素原子的外层电子分布有例外 基态原子电子分布基态原子电子分布其中：其
22、中：29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 全充满全充满24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 半充满半充满同样有：同样有：46Pd、47Ag、79Au同样有：同样有：42Mo、64Gd、96Cm当电子分布为全充满当电子分布为全充满(p6、d10、f14)、半充满半充满(p3、d5、f7)、全空全空(p0、d0、f0)时时,原子结构较稳定原子结构较稳定。例外的还有：例外的还有：41Nb、44Ru、45Rh、57La、58Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、93Np。AA0一一11s1AAAAAA21s2二二3456789 10三三11 12BBB
23、B BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86ns12 (n-1)d19ns12 ns2np16(n-1)d10ns12价层价层价电子所在的亚层价电子所在的亚层价层电子构型价层电子构型指价层的电子分布式指价层的电子分布式基态原子的价层电子构型基态原子的价层电子构型5-3-
24、4 简单基态阳离子的电子分布简单基态阳离子的电子分布基态原子外层电子填充顺序：基态原子外层电子填充顺序：ns(n-2)f(n-1)d np 价电子电离顺序：价电子电离顺序：np ns(n-1)d(n-2)f1-3-4 简单基态阳离子的电子分布简单基态阳离子的电子分布例例 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 或或 Ar 3d64s2 Fe2+1s22s22p63s23p63d6 或或 Ar 3d6原子实原子实原子中除去最高能级组以外原子中除去最高能级组以外 的原子实体的原子实体经验规律经验规律5-3-5元素周期系与核外电子分布元素周期系与核外电子分布的关系的关系AA0一一1AA
25、AAAA2二二3456789 10三三11 12BBBB BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 71*72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86七七87 88 103*104 105 106 107 108 109 110 111 1121-3-5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系镧系镧系
26、57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71锕系锕系89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99100 101 102103Sddspfns12 (n-1)d19ns12(n-1)d10ns12ns2np16(n-2)f014(n-1)d02ns2最后一个电子一般填入次外层最后一个电子一般填入次外层d亚层亚层区区最后一个电子一般填入次外层最后一个电子一般填入次外层d亚层亚层最后一个电子填入最后一个电子填入s亚层亚层5-3-5元素周期系与核外电子分布元素周期系与核外电子分布的关系的关系AA0一一1AAAAAA2二二3456789 1
27、0三三11 12BBBB BBB13 14 15 16 17 18四四19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36五五37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54六六55 56 57*72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86七七87 88 89*104 105 106 107 108 109 110 111 1121-3-5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系镧系镧系57 58 59 60 61 62
28、 63 64 65 66 67 68 69 70 71锕系锕系89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99100 101 102103Sddspfns12 (n-1)d19ns12(n-1)d10ns12ns2np16(n-2)f014(n-1)d02ns2区区最后一个电子填入外层最后一个电子填入外层p亚层亚层最后一个电子一般填入外数第三层最后一个电子一般填入外数第三层 f 亚层亚层5-3-5元素周期系与核外电子分布元素周期系与核外电子分布的关系的关系1-3-5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系区区根据最后一个电子填入的亚层确定根据最后一个电子填入
29、的亚层确定最后一个电子填入的亚层最后一个电子填入的亚层区区最外层的最外层的 s 亚层亚层s最外层的最外层的 p 亚层亚层p一般为次外层的一般为次外层的 d 亚层亚层d一般为次外层的一般为次外层的 d 亚层亚层,且为且为d10ds一般为外数第三层的一般为外数第三层的 f 亚层亚层f5-3-5元素周期系与核外电子分布元素周期系与核外电子分布的关系的关系1-3-5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系族族根据区和最外层、次外层电子数确定根据区和最外层、次外层电子数确定区区族族s、p主族主族(A)，族号最外层电子数，族号最外层电子数d副族副族(B)族号族号(最外层次外层最外层次外
30、层d)电子数电子数ds副族副族(B)，族号最外层电子数，族号最外层电子数f镧系、锕系镧系、锕系5-3-元素周期表元素周期表1-3-6 元素周期表元素周期表元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 20Ca写出电子排布式写出电子排布式 1s22s22p63s23p64s2周期数电子层数周期数电子层数四周期四周期最后一个电子填入最后一个电子填入s亚层亚层s区元素区元素族数最外层电子数族数最外层电子数2AACa 为第为第四四周期、周期、A族元素族元素元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)
31、取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 24Cr写出电子排布式写出电子排布式 1s22s22p63s23p63d54s1周期数电子层数周期数电子层数 四周期四周期最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层亚层 d区元素区元素族数族数(最外层最外层+次外层次外层d)电子数电子数 (1+5)=6BBCr 为第为第四四周期、周期、B族元素族元素元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 47Ag写出电子排布式写出电子排布式 Kr4d105s1周期数电子层数周期数电子层数 五周期五周
32、期最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层，亚层，而而d电子数为电子数为10 ds区元素区元素族数最外层电子数族数最外层电子数1 BBAg 为第为第五五周期、周期、IB族元素族元素元素在周期表的位置元素在周期表的位置(周期、区、族周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布取决于该元素原子核外电子的分布例例 已知某副族元素已知某副族元素A原子，最后一个电子原子，最后一个电子 填入填入3d轨道，族号轨道，族号3。电子排布式电子排布式 1s22s22p63s23p63d24s1周期数电子层数周期数电子层数=4最后一个电子填入次外层最后一个电子填入次外层d亚层，亚层，为为d区元素，最外层电
33、子数区元素，最外层电子数2族数族数(最外层最外层+次外层次外层)电子数电子数3 则则d d电子数电子数=3-2=1=3-2=1第二节原子结构的近代概念第二节原子结构的近代概念第一章第一章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 第三节第三节 结束结束第四节原子性质的周期性第四节原子性质的周期性第一章第一章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 第四节第四节原子性质的周期性原子性质的周期性原子的电子层结构随核电荷的递原子的电子层结构随核电荷的递增呈周期性变化，促使原子的某些增呈周期性变化，促使原子的某些性质呈周期性变化。性质呈周期性变化。(如原子半径、电离能、电子亲合如原子半径、电离能、电
34、子亲合能、电负性能、电负性)5-1 原子半径原子半径1-4-1 原子半径原子半径共价半径共价半径两个相同原子形成共价键两个相同原子形成共价键 时，其核间距离的一半。时，其核间距离的一半。定义定义d=198pmr(Cl)=99pmd=154pmr(C)=77pm1-4-1 原子半径原子半径金属半径金属半径金属单质晶体中，两个相邻金属单质晶体中，两个相邻金属原子核间距离的一半。金属原子核间距离的一半。定义定义d=256pmr(Cu)=128pm1-4-1 原子半径原子半径范德华半径范德华半径分子晶体中，两个相邻分子晶体中，两个相邻分子核间距离的一半。分子核间距离的一半。定义定义d=320pmr(N
35、e)=160pmIAIA0一一 H37IIAAIVIVAAVIAVIA AHe122二二 Li152Be111B88C77N70O66F64Ne160三三Na168Mg160BIVIVB VB VIBBIB IIBAl143Si117P110S104Cl99Ar191四四 K227Ca197Sc161Ti145V132Cr125Mn124Fe124Co125Ni125Cu128Zn133Ga122Ge122As121Se117Br114Kr198五五Rb248Sr215Y181Zr160Nb143Mo136Tc136Ru133Rh135Pa138Ag144Cd149In163Sn141Sb14
36、1Te137I133Xe217六六 Cs265Ba217La173Hf159Ta143W137Re137Os134Ir136Pt136Au144Hg160Tl170Pb175Bi155Po153At Rn变化规律变化规律非金属为共价半径、金属为金属半径、非金属为共价半径、金属为金属半径、稀有气体为范德华半径稀有气体为范德华半径260210160110 60原子半径原子半径/pm族号族号同一周期的主族元素同一周期的主族元素,自左到右自左到右,随随核电荷的增加核电荷的增加,原子半径逐渐减小。原子半径逐渐减小。260210160110 60原子半径原子半径/pm族号族号同一周期的同一周期的d区元素区
37、元素,自左到右自左到右,随核随核电荷的增加电荷的增加,原子半径略有减小。原子半径略有减小。IB族开始，反而有所增加。族开始，反而有所增加。镧系元素镧系元素,自左到右自左到右,随核电荷的增加随核电荷的增加,原原子半径子半径总的趋势缓慢减小总的趋势缓慢减小，即镧系收缩。，即镧系收缩。210200190180170原子半径原子半径/pm原子序数原子序数260210160110 60原子半径原子半径/pm族号族号由于镧系收缩，至使后面五、六周由于镧系收缩，至使后面五、六周期同族元素期同族元素(如如Zr与与Hf、Nb与与Ta、Mo与与W)性质极为相似。性质极为相似。260210160110 60原子半径
38、原子半径/pm族号族号同一主族元素，自上往下，原子半同一主族元素，自上往下，原子半径逐渐增大。径逐渐增大。260210160110 60原子半径原子半径/pm族号族号同一副族元素同一副族元素(除除BB外外),自上往下自上往下,原子半径一般略有增大。五原子半径一般略有增大。五、六周六周期同族元素原子半径十分相似。期同族元素原子半径十分相似。5-2 电离能和电子亲合能电离能和电子亲合能1-4-2 电离能和电子亲合能电离能和电子亲合能第一电离能第一电离能(I1)基态的中性气态原子失基态的中性气态原子失去一个电子形成气态阳离子所需的能量。去一个电子形成气态阳离子所需的能量。Mg(g)-e-Mg+(g)
39、I1=H1=738kJmol-1第二电离能第二电离能(I2)氧化数为氧化数为+1的气态阳离的气态阳离子失去一个电子形成氧化数为子失去一个电子形成氧化数为+2的气态阳的气态阳离子所需的能量。离子所需的能量。Mg+(g)-e-Mg2+(g)I2=H2=1451kJmol-1 其余依次类推其余依次类推.基态气态原子失去电子变为气态阳离子，基态气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗的能量。克服核电荷对电子的引力所消耗的能量。电离能电离能(I)气态原子失去电子变为气态阳离子，克气态原子失去电子变为气态阳离子，克服核电荷对电子的引力所消耗的能量。服核电荷对电子的引力所消耗的能量。电离
40、能电离能(I)Mg(g)-e-Mg+(g)InIn/(kJmol-1)I1737.7I21450.7I37732.8I410540I513628I617905I721704I825856I1 I2 I3 I4.Mg+(g)-e-Mg2+(g).电离能用来衡量电离能用来衡量气态气态原子原子失去失去电子的难易电子的难易电离能越电离能越小小，原子越，原子越易易失去电子；失去电子；电离能越电离能越大大，原子越，原子越难难失去电子。失去电子。电离能电离能(I)2160186015601260 960 660 360I1/(kJmol-1)原子序数原子序数HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbA
41、s同一周期主族元素，从左同一周期主族元素，从左到右，电离能逐渐增大。到右，电离能逐渐增大。同一周期副族元素，从左到同一周期副族元素，从左到右，电离能变化不规律。右，电离能变化不规律。电离能电离能(I)2160186015601260 960 660 360I1/(kJmol-1)原子序数原子序数HeNeLiXeNaArKrKRbCsHNPSbAs同一主族元素，从上往下，同一主族元素，从上往下，电离能逐渐减小。电离能逐渐减小。同一副族元素，从上往下，同一副族元素，从上往下，电离能略有增大。电离能略有增大。第一电子亲合能第一电子亲合能(EA1)基态气态原子得基态气态原子得到一个电子形成气态阴离子所
42、放出的能量到一个电子形成气态阴离子所放出的能量。O(g)+e-O-(g)EA1=-141 kJmol-1第二电子亲合能第二电子亲合能(EA2)氧化数为氧化数为-1的气的气态阴离子得到一个电子形成氧化数为态阴离子得到一个电子形成氧化数为-2的的气态阴离子所放出的能量。气态阴离子所放出的能量。O-(g)+e-O2-(g)EA2=+780 kJmol-1其余依次类推其余依次类推.基态气态原子得到电子变为气态阴离子，基态气态原子得到电子变为气态阴离子，所放出的能量。所放出的能量。电子亲合能电子亲合能(EA)电子亲合能用来衡量电子亲合能用来衡量气态气态原子得电子的难易原子得电子的难易电子亲合能代数值越电
43、子亲合能代数值越小小,原子越原子越易易得到电子得到电子;电子亲合能代数值越电子亲合能代数值越大大,原子越原子越难难得到电子得到电子.5-4-3 电负性电负性1-4-3 电负性电负性(p)分子中元素原子吸引电子的能力分子中元素原子吸引电子的能力以最活泼非金属元素原子以最活泼非金属元素原子p(F)=4.0为基为基础，计算其它元素原子的电负性值。础，计算其它元素原子的电负性值。电负性越电负性越大大,元素原子吸引电子能力越元素原子吸引电子能力越强强,即即元素原子越元素原子越易易得到电子得到电子,越越难难失去电子失去电子;电负性越电负性越小小,元素原子吸引电子能力越元素原子吸引电子能力越弱弱,即即元素原
44、子越元素原子越难难得到电子得到电子,越越易易失去电子失去电子。AA一一 H2.1AAAAA A二二 Li1.0Be1.5B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0三三 Na0.9Mg1.2BB B B BB BAl1.5Si1.8P2.1S2.5Cl3.0四四 K0.8Ca1.0Sc1.3Ti1.5V1.6Cr1.6Mn1.5Fe1.8Co1.9Ni1.9Cu1.9Zn1.6Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8五五 Rb0.8Sr1.0Y1.2Zr1.4Nb1.6Mo1.8Tc1.9Ru2.2Rh2.2Pa2.2Ag1.9Cd1.7In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5六
45、六 Cs0.7Ba0.9Lu1.2Hf1.3Ta1.5W1.7Re1.9Os2.2Ir2.2Pt2.2Au2.4Hg1.9Tl1.8Pb1.9Bi1.9Po2.0At2.2电负性电负性说明：说明：1.鲍林电负性是一个相对值鲍林电负性是一个相对值,无单位无单位;2.现已有多套电负性数据现已有多套电负性数据,应尽可能采用应尽可能采用 同一套数据。同一套数据。4.03.53.02.52.01.51.00.5p原子序数原子序数HLiFNaBrClKIRbAtCs 同一周期，从左到右同一周期，从左到右,电负性逐渐增大。电负性逐渐增大。同一主族，从上到下同一主族，从上到下,电负性逐渐减小。电负性逐渐减小。
46、同一副族，从上到下同一副族，从上到下,BB BB电负性逐渐减小，电负性逐渐减小，BBBB电负性逐渐增大。电负性逐渐增大。5-4-4元素氧化数元素氧化数1-4 元素的氧化数元素的氧化数主族元素氧化数主族元素氧化数:最高氧化数价电子数族号最高氧化数价电子数族号族族 价层电价层电子构型子构型价电价电子总子总数数主要氧化数主要氧化数最高氧最高氧化数化数AAns11+1+1AAns22+2+2AA ns2 np13+3+3AA ns2 np24+4、+2+4AA ns2 np35+5、+3+5AA ns2 np46+6、+4、-2+6AA ns2 np57+7、+5、+3、+1、-1+7副族元素氧化数副
47、族元素氧化数族族BBBBBBBBBB第四周期第四周期ScTiV VCrMn价层电子构型价层电子构型 3d14s23d24s23d34s23d44s23d54s2价电子数价电子数34567最高氧化数最高氧化数+3+4+5+6+7BB族：最高氧化数价电子数族：最高氧化数价电子数族数族数族、族、BB族：氧化数变化族：氧化数变化不规律不规律B族：最高氧化数价电子数族：最高氧化数价电子数族数族数=+25-4-5元素的金属性和非金属性元素的金属性和非金属性1-4-5 元素的金属性和非金属性元素的金属性和非金属性金属性金属性在化学反应中失去电子在化学反应中失去电子,变为低正变为低正氧化数阳离子的特性氧化数阳
48、离子的特性非金属性非金属性在化学反应中得到电子在化学反应中得到电子,变为阴变为阴离子的特性离子的特性判断判断金属性：电负性、电离能金属性：电负性、电离能元素的电负性越小或电离能越小元素的电负性越小或电离能越小金属性越强金属性越强非金属性：电负性、电子亲合能非金属性：电负性、电子亲合能元素的电负性越大或电子亲合能越小元素的电负性越大或电子亲合能越小非金属性越强非金属性越强5-4-5元素的金属性和非金属性元素的金属性和非金属性变化规律变化规律同一周期同一周期,从左到右从左到右,元素原子的电负性增大元素原子的电负性增大,元素的金属性逐渐减弱元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。非金属性逐渐增强。同
49、一主族同一主族,自上而下自上而下,元素原子的电负性减小元素原子的电负性减小,元素的金属性逐渐增强元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。非金属性逐渐减弱。BB,同一副族同一副族,自上而下自上而下,元素原子的元素原子的 电负性减小电负性减小,金属性增强金属性增强;BB,同一副族同一副族,自上而下自上而下,元素原子的元素原子的 电负性增大电负性增大,金属性减弱。金属性减弱。5-4-5元素的金属性和非金属性元素的金属性和非金属性小结小结原子性质原子性质rI金属性金属性非金属性非金属性主主族族元元素素同周期同周期从左向右从左向右减减小小增增大大增增大大减减弱弱增增强强同族同族自上而下自上而下显著显著增大增大减减小小减减小小增增强强减减弱弱原子性质原子性质rI金属性金属性副副族族元元素素同周期同周期从左向右从左向右略有略有减小减小不不规律规律增增大大减减弱弱同族同族自上而下自上而下略有略有增大增大不不规律规律BBBB减小减小增强增强BBBB增大增大减弱减弱第四节第四节 结束结束第一章第一章 原子结构和元素周期性原子结构和元素周期性 第四节第四节 结束结束
