基态多电子原子核外电子排布

会计学基态多电子原子核外电子排布第1页/共56页二、鲍林原子轨道近似能级图第1页/共55页第2页/共56页主量子数n相同、角量子数l不同时，能级能量随角量子数l的增大而升高。对近似能级图的几点说明主量子数n不同、角量子数l相同时，能级能量随主量子数n的增大而升高。主量子数n不同、角量子数l不同的能级，出现“能级交错”现象。第2页/共55页第3页/共56页科顿原子轨道能级图第3页/共55页第4页/共56页单电子原子，轨道能级由主量子数n来决定多电子原子，轨道能量则由n和l来决定对于ns、np轨道的能级随原子序数的增加而降低的坡度较为正常。而nd、nf降低的过程就很特殊，由于原子轨道能级降低的坡度不同的，出现了能级交错现象。第4页/共55页第5页/共56页（一）核外电子排布原则1.能量最低原理　能量最低原理——基态原子是处于最低能量状态的原子。　　能量最低原理认为，基态原子核外电子的排布力求使整个原子的能量处于最低状态。　　随核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按如下顺序填入核外电子运动轨道，叫做构造原理。　　电子在原子轨道填充的顺序，应先从最低能级1s轨道开始，一次往能级高的轨道上填充，以使原子处于能量最低的稳定状态，称为能量最低原理。　　三、基态多电子原子核外电子排布第5页/共55页第6页/共56页　　随核电荷数递增,电子每一次从填入ns能级开始到填满np能级,称为建立一个周期，于是有：周期:ns开始→np结束同周期元素的数目第一周期：1s2第二周期：2s，2p8第三周期：3s，3p8第四周期：4s，3d，4p18第五周期：5s，4d，5p18第六周期：6s，4f，5d，6p32第七周期：7s，5f，5d，...?第6页/共55页第7页/共56页2.泡里不相容原理　　(1)泡利原理——基态多电子原子中不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。或者在一个轨道里最多只能容纳2个电子，它们的自旋方向相反。n1234…….n轨道数14916……n2电子数　281832……2n2第7页/共55页第8页/共56页(1)洪特规则——在n和l相同的等价轨道中，电子尽可能分占各等价轨道，且自旋方向相同，称为洪特规则。2.洪特规则(2)洪特规则特例：在等价轨道中电子排布是半充满，全充满或全空状态时，能量最低。全充满p6d10f14半充满p3d5f7全空p0d0f0第8页/共55页第9页/共56页（二）基态多电子原子核外电子排布1.原子的电子层结构两种表示方法：轨道表示式电子排布式用一条下划短线"_"或□以及○表示一条原子轨道和用上下箭头分别表示两种不同自旋方向的电子.如氧原子的轨道排布图.(1)轨道表示式 1s  2s    2p 第9页/共55页第10页/共56页(2)电子排布式　　根据电子排布的三原则，可以写出电子结构式。Z=11钠原子，其电子结构式为1s22s22p63s1Z=19钾原子，其电子结构式为1s22s22p63s23p64s1为了避免电子结构式过长，通常把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成稀有气体的元素符号外加方括号的形式来表示，这部分称为“原子实”。钾的电子结构式也可以表示为[Ar]4s1。第10页/共55页第11页/共56页第11页/共55页第12页/共56页19种元素原子的外层电子分布有例外①基态原子电子分布其中：29Cu1s22s22p63s23p63d104s1全充满24Cr1s22s22p63s23p63d54s1半充满同样有：46Pd、47Ag、79Au同样有：42Mo、64Gd、96Cm当电子分布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时,原子结构较稳定例外的还有：41Nb、44Ru、45Rh、57La、58Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、93Np第12页/共55页第13页/共56页ⅠA0一11s1ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA21s2二345678910三1112ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB131415161718四192021222324252627282930313233343536五373839404142434445464748495051525354六555671727374757677787980818283848586ns1~2(n-1)d1~9ns1~2ns2np1~6(n-1)d10ns1~2价层——价电子所在的亚层价层电子构型——指价层的电子分布式②基态原子的价层电子构型第13页/共55页第14页/共56页5-3-4简单基态阳离子的电子分布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：→np→ns→(n-1)d→(n-2)f例26Fe1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2　Fe2+1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6原子实——原子中除去最高能级组以外的原子实体经验规律第14页/共55页第15页/共56页离子失电子时先失最外层电子。③核外电子排布式经验写法：原子序数-靠近比其小的稀有气体=[原子实]1,2,3,4,5,62,10,18，36(18+18)，54(36+18)，86(54+32)剩余电子在(n-2)f(n-1)dnsnp中填充填充顺序②，③，①，④例如：75号元素75-54=11n=64f96s249号元素49-36=13n=54d105s25p1117号元素117-86=31n=75f146d107s27p5第15页/共55页第16页/共56页三、元素周期律和元素周期表1869年，俄国化学家门捷列夫在批判和继承前人工作的基础上，对大量实验事实进行了订正、分析和概括。他 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ：元素的性质随着相对原子质量的递增而呈现周期性的变化。这就是元素周期律。他还根据元素周期律编制了第一张元素周期表，把已经发现的63种元素全部列入表里。他预言了类似硼、铝、硅的未知元素的性质，并为这些元素在表中留下了空位。他在周期表中也没有完全按照相对原子质量数值由小到大的顺序排列，并指出了当时测定某些元素的相对原子质量数值有错误。若干年后，他的预言都得到了证实。门捷列夫工作的成功，引起了科学界的震动。人们为了纪念它的功绩，就把元素周期表称门捷列夫元素周期表。第16页/共55页第17页/共56页Ti=50Zr=90？=180V=51Nb=94Ta=182Cr=52Mo=96W=186Mn=55Rh=104.4Pt=197.44Fe=56Ru=104.4Ir=198Ni=Co=59Pd=106.6Os=199H=1Cu=63.4Ag=108Hg=200Be=9.4Mg=24Zn=65.2Cd=112B=11Al=27.4?=68Ur=116Au=197?C=12Si=28?=70Sn=118N=14P=31As=75Sb=122Bi=210O=16S=32Se=79.4Te=128?F=19Cl=35.5Br=80I=127Li=7Na=23K=39Rb=85.4Cs=133Tl=204Ca=40Sr=87.6Ba=137Pb=207?=45Ce=92?Er=56La=94?Yt=66Di=95In=75Th=118?门捷列夫的第一张周期表第17页/共55页第18页/共56页类铝（1871年门捷列夫的预言）原子量约为69比重约为5.9-6.0熔点应很低不受空气的侵蚀灼热时能分解水汽能生成类似明矾的矾类可用分光镜发现其存在镓（1875年布瓦博德朗发现镓后测定）原子量为69.72比重等于5.94（原4.7）熔点为30.1灼热时略起氧化能生成结晶较好的镓矾镓是用分光镜发现的灼热时确能分解水汽第18页/共55页第19页/共56页他预言了一些未知元素（如：类硼、类硅、类铝）的存在并得到了证实门捷列夫对于“类硅”元素的预言性质门捷列夫的预言锗的真实数据原子量7272.59密度(g/cm3)5.55.32颜色灰色灰色熔点高947℃氧化物化学式EsO2GeO2氧化物密度4.74.228氯化物化学式EsCl4GeCl4氯化物密度1.91.844第19页/共55页第20页/共56页1894-1898年稀有气体的发现，使元素周期律理论经受了一次考验。门捷列夫当时指出，可以在周期表上开辟一个走廊，结果在周期表中增添了一个0族。更进一步完善了周期表，使元素周期律理论得到了发展。1913年英国科学家莫斯莱“化学元素的性质是它们原子序数（而不再是原子量）的周期性函数”。Igetit!!!ButIhaveabetterone!20世纪初期，逐步发展起来了原子电子层结构理论和原子核结构理论，使人们能够更深入地认识到元素性质周期性变化的本质原因：“化学元素性质的周期性来源于原子电子层结构的周期性”。第20页/共55页第21页/共56页元素周期表的应用1、寻找和判断性质相似的元素。2、寻找特定性质的物质。如：两性元素，高效农药，催化剂，耐高温、耐腐蚀的合金材料，致冷剂，超导材料等。3、预测和寻找新的元素。4、是对自然科学量变到质变规律强有力的佐证。5、把元素的结构-性质-位置三者作了完整地结合第21页/共55页第22页/共56页1.周期与能级组及结构的关系周期与能级组→n+0.7l整数同为同一能级组，一个能级组为一个周期能级组能级周期轨道数e数元素数Ⅰ1sⅠ(特短)122Ⅱ2s2pⅡ(短)488Ⅲ3s3pⅢ(短)488Ⅳ4s3d4pⅣ(长)91818Ⅴ5s4d5pⅤ(长)91818Ⅵ6s4f5d6pⅥ(特长)163232Ⅶ7s5f6d7pⅦ(未完)第22页/共55页第23页/共56页⑴能级组=周期期数=电子层数=n1、2、3短周期共7个周期4、5、6长周期-镧系57到707不完全周期-锕系89到102各周期元素数目=对应能级组中原子轨道能容纳的电子数目。最外层电子不超过8，次外层不超过18；而不都是各个电子层电子最大容纳数2n2（能级组与能级交错决定）。第23页/共55页第24页/共56页2.族第24页/共55页第25页/共56页　　(1)周期表中有七个A族，位于表的第1、2、13、14、15、16和17列，A族也叫主族。主族从IA到VIIA，最后一个电子填入ns或np轨道，其族数等于价电子总数。(2)周期表有七个B族,位于第3、4、5、6、7、11和12列，B族也叫副族。副族元素从IB到VIIB，最后一个电子多数填入(n－1)d轨道，其族数通常等于最高能级组中的电子总数。(3)有零族元素，它是稀有气体，其电子构型呈稳定结构。还有VIII族，它包括了8、9和10三列元素，其最后一个电子也填在(n－1)d轨道，它们最高能级组中的电子总数是8到10，电子构型是(n－1)d6-10ns0-2。第25页/共55页第26页/共56页3.元素的分区第26页/共55页第27页/共56页　　(1)s区元素,包括IA族，IIA族。其价层电子构型为ns1~2，属于活泼金属。　　(2)p区元素,包括IIIA族，IVA族，VA族，VIA族，VIIA族，0族（也称为VIIIA族）。其价层电子构型为ns2np1~6。　　(3)d区元素,包括IIIB族，IVB族，VB族，VIB族，VIIB族和VIII族。其价层电子构型一般为(n-1)d1~10ns0~2。(4)ds区元素，包括IB族和IIB族，过渡金属,价层电子构型为(n-1)d10ns1~2(5)f区元素，包括镧系和锕系元素，价层电子构型为(n–2)f0~14(n–1)d0~2ns2第27页/共55页第28页/共56页4.原子的电子层结构和族的关系(1)主族族数=最外层电子数(2)副族族数=(n-1)d＋ns的电子数(3)IB和ⅡB族数=最外层（ns层）电子数第28页/共55页第29页/共56页例1．已知某元素位于周期表中第四周期第ⅤB族，试写出它的电子排布式解：根据题意：该元素的原子有4个电子层和5个价电子（d+s）电子能级组:一二三四电子数:2884S23d3[Ar]3d34S2为钒Ⅴ例1．已知某元素原子序数为21，试指出它属于哪一周期，哪一族，什么区，什么元素？解：211S22S22P63S23P63d14S2[Ar]3d14S2该元素属第四周期ⅢB钪Sc第29页/共55页第30页/共56页第三节原子结构和元素周期律一、有效核电荷Z*(1)屏蔽效应由于电子对另一电子的排斥而抵消了一部分核电荷对电子的吸引力的作用称为屏蔽作用(或效应),把被其他电子屏蔽后的核电荷称为有效核电荷.用符号Z*表示Z*=Z-σZ为未屏蔽时的核电荷数(即原子序数),σ称为屏蔽系数.σ值越大,表示目标电子受到的屏蔽作用就越大.E=-13.6×(Z-σ/n2)(eV)多电子原子中每一个电子允许的能量第30页/共55页第31页/共56页(2)钻穿效应：①n相同，l不同：（3s,3p,3d）l越小，峰个数越多，第一个小峰离核越近，电子运动在核附近的机会多，能量低。EnS<Enp<End外层电子有机会钻到内部空间而靠近原子核的现象，通常称为钻穿作用由于电子的钻穿作用的不同而使其能量发生变化的现象，称为钻穿效应。②n不同，l不同：4s,3d决定E高低有两个因素n大：E高l小：钻穿效应强，E低第31页/共55页第32页/共56页2.有效核电荷电子实际受到原子核的引力(净吸引作用)。（Z*=Z-σ）屏蔽常数σ原有核电荷减小或被抵消的部分。第32页/共55页第33页/共56页3变化规律⑴同周期的主族元素中，随其电子增加在外层而有效电荷增加显著。在同一周期的副族元素中，则随着其电子增加在次外层而有效电荷增加不多（邻近元素间相差约0.07）。镧系和锕系元素的有效核电荷则因电子增加在次次外层而增加极少。由此可以理解：同一周期主族元素的性质变化比较明显，而副族和镧系、锕系元素的性质变化就不太明显。⑵同一主族或副族中，由上至下，由于电荷增加较多，有效核电荷也增加较大。元素性质的改变也较显著。第33页/共55页第34页/共56页二.原子半径单质中两个相同原子核间距离的一半1.共价半径：两个相同原子以共价单键结合其核间距的一半。M2分子的共价半径(d/2)第34页/共55页第35页/共56页非金属元素原子的共价半径r共(单位pm)原子单键双键叁键原子单键双键B887668Se117107C776760Te137127N706055F6454P11010093Cl9989As121111　Br114.2104O665551I133.3123S1049487　　　第35页/共55页第36页/共56页金属晶体中相邻原子核间距的一半。2.金属半径：金属原子的密堆集紧密程度不同，其求得的金属半径也不同，引入金属半径的校正系数配位数12864校正系数1.00（ 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ）0.980.960.80第36页/共55页第37页/共56页相邻两分子的两个原子核间距的一半3.范德华半径：图r范,r共示意图(r共=d1/2,r范=d2/2)r共价<r金属<r范rMn+<rM<rMn-第37页/共55页第38页/共56页4.原子半径变化规律同一周期主族元素:从左到右，n相同，z*增大，r显著降低，到零族r增大。（范氏半径）(2)同周期副族元素：d区：从左到右，n相同，z*增大幅度不大，r递减缓慢。到s区，r稍增大。(3)f区：z*几乎不变，r递减极缓慢，这种现象叫镧系收缩。第38页/共55页第39页/共56页(4)从左到右，两个相邻元素原子半径减小幅度短周期元素：减小0.1Å过渡元素：减小0.05Å内过渡元素：减小0.01Å(5)同族元素：主族　从上到下，r逐增较大副族:四、五周期r逐增不大镧系：五、六周期r相差不大（镧系收缩造成）第39页/共55页第40页/共56页5.离子半径大小比较⑴核外电子数相等时，核内质子数越多，半径越小；Al3+＜Mg2+＜Na+＜Ne＜F-＜O2-＜N3-Ca2+＜K+＜Ar＜Cl-＜S2-⑵核内质子数相等（同一元素），核外电子数越少（氧化数越高），半径越小。Fe3+＜Fe2+,Cu2+＜Cu+,O-＜O2-第40页/共55页第41页/共56页三.电离能变化规律（I）1.处于基态的气态原子失去最外层的第一个电子成为气态+1价离子所需的能量叫第一电离能(I1),再相继逐个失去电子所需能量称为第二,三,…电离能(I2,I3…).M(g)–e-→M+(g)I1M+(g)–e-→M2+(g)I2M2+(g)–e-→M3+(g)I3对于同一元素,其:I1＜I2＜I3….I越小，越易失去电子，气态时其金属性越强。衡量元素金属性强弱的尺度第41页/共55页第42页/共56页2.影响电离能的因素:z*,r,电子层构型3.递变规律(1)同周期：从左向右，r↓，电离能↑ⅡAⅤA零族ⅡBI1大　ns2ns2np3ns2np6(n-1)d10ns2(2)同族：主族：从上到下r↑I↓副族：从上到下　I↓变化不规则第42页/共55页第43页/共56页四.电子亲合能（E） 电子亲合势是指一个气态原子得到一个电子形成气态负离子所放出的能量。以符号EA表示1.X(g)+e-→X-(g)E1X+(g)+e-→X2-(g)E2X2+(g)+e-→X3-(g)E3同一元素:E1为负，E2，E3为正意义:衡量元素非金属性强弱的尺度1.第43页/共55页第44页/共56页2.影响因素:z*,r和电子层构型3.递变规律同周期：从左向右，r↓，E↑同族：主族：从上到下r↑E↓同族第三周期元素：E最大第44页/共55页第45页/共56页五.电负性（X）：原子在分子中吸引电子的能力1.鲍林的电负性标度指定氟的电负性为4.0(后又精确为3.98),并由此求出其他元素的相对电负性.2.密立根XM=(1/2)×(I+E)I为元素的电离能，E为元素的电子亲合能第45页/共55页第46页/共56页3.阿莱一罗周F=越大，F越大，吸引电子能力强，X越小X=+0.744意义：衡量元素金属性和非金属性强弱的尺度第46页/共55页第47页/共56页4.递变规律同一周期:从左到右，X↑XF最大同族:从上到下，X↓XCs最小过渡元素:　第五、六周期　同族　X稍微增大5.应用X>2.0非金属，X<2.0　金属　　　△X很大，离子键△X不大，极性共价键△X=0，非极性共价键(1)用来判断元素的金属性和非金属性(2)用于估计化学键的类型第47页/共55页第48页/共56页(2)电子排布式　　根据电子排布的三原则，可以写出电子结构式。Z=11钠原子，其电子结构式为1s22s22p63s1Z=19钾原子，其电子结构式为1s22s22p63s23p64s1为了避免电子结构式过长，通常把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成稀有气体的元素符号外加方括号的形式来表示，这部分称为“原子实”。钾的电子结构式也可以表示为[Ar]4s1。第48页/共55页第49页/共56页(2)电子排布式　　根据电子排布的三原则，可以写出电子结构式。Z=11钠原子，其电子结构式为1s22s22p63s1Z=19钾原子，其电子结构式为1s22s22p63s23p64s1为了避免电子结构式过长，通常把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成稀有气体的元素符号外加方括号的形式来表示，这部分称为“原子实”。钾的电子结构式也可以表示为[Ar]4s1。第49页/共55页第50页/共56页元素周期表的应用1、寻找和判断性质相似的元素。2、寻找特定性质的物质。如：两性元素，高效农药，催化剂，耐高温、耐腐蚀的合金材料，致冷剂，超导材料等。3、预测和寻找新的元素。4、是对自然科学量变到质变规律强有力的佐证。5、把元素的结构-性质-位置三者作了完整地结合第50页/共55页第51页/共56页1.周期与能级组及结构的关系周期与能级组→n+0.7l整数同为同一能级组，一个能级组为一个周期能级组能级周期轨道数e数元素数Ⅰ1sⅠ(特短)122Ⅱ2s2pⅡ(短)488Ⅲ3s3pⅢ(短)488Ⅳ4s3d4pⅣ(长)91818Ⅴ5s4d5pⅤ(长)91818Ⅵ6s4f5d6pⅥ(特长)163232Ⅶ7s5f6d7pⅦ(未完)第51页/共55页第52页/共56页　　(1)s区元素,包括IA族，IIA族。其价层电子构型为ns1~2，属于活泼金属。　　(2)p区元素,包括IIIA族，IVA族，VA族，VIA族，VIIA族，0族（也称为VIIIA族）。其价层电子构型为ns2np1~6。　　(3)d区元素,包括IIIB族，IVB族，VB族，VIB族，VIIB族和VIII族。其价层电子构型一般为(n-1)d1~10ns0~2。(4)ds区元素，包括IB族和IIB族，过渡金属,价层电子构型为(n-1)d10ns1~2(5)f区元素，包括镧系和锕系元素，价层电子构型为(n–2)f0~14(n–1)d0~2ns2第52页/共55页第53页/共56页2.有效核电荷电子实际受到原子核的引力(净吸引作用)。（Z*=Z-σ）屏蔽常数σ原有核电荷减小或被抵消的部分。第53页/共55页第54页/共56页非金属元素原子的共价半径r共(单位pm)原子单键双键叁键原子单键双键B887668Se117107C776760Te137127N706055F6454P11010093Cl9989As121111　Br114.2104O665551I133.3123S1049487　　　第54页/共55页第55页/共56页感谢您的观赏！第55页/共55页第56页/共56页