优·第四章 原子结构与元素周期律绪论.ppt

1、核外电子的运动状态（基本概念）：氢原子光谱和玻尔理论，微观粒子的波粒二象性，波函数和原子轨道，几率密度和电子云，波函数的空间图象，四个量子数（重点） 。 2、核外电子的排布和元素周期系（重点）：鲍林的原子轨道近似能级图，核外电子的排布原则，原子的电子层结构和元素周期系。 3、元素基本性质及其周期性（重点）：原子半径，电离能，电子亲和能，电负性。 Planck 的量子论： 物质的能量是不连续的，量子化的，能量以光 的形式传播时，其能量的最小单位称光量子，也叫 光子。与光的频率成正比： 屏蔽常数计算σ近似规则，slater规则： 将原子中的电子分成如下几组： (1s)，(2s,2p)， (3s,3p)(3d)，(4s,4p)(4d)(4f)，(5s,5p)… ⅰ、位于被屏蔽电子右边的各组,对被屏蔽电子的σ=0。即外层 电子对内层电子没有屏蔽作用。 ⅱ、1s轨道上的2个电子之间σ=0.30，其它主量子数相同的各分层电子之间的σ=0.35。 ⅲ、被屏蔽的电子为ns或np时,则主量子数为(n-1)的各电子对它们的σ=0.85，小于(n-1)的各电子对它们的σ=1.00。 ⅳ、被屏蔽的电子为nd或nf时，则位于它左边各组电子对它的屏蔽常数 σ=1.00。 应用slater规则计算σ： 例：计算Sc原子中的一个3s和一个3d电子能量。 短周期的主族元素，以第 3 周期为例 Na — S，6 个元素，r 减少了 80 pm； 相邻元素之间，平均减少幅度 16 pm。 元素 Na Mg Al Si P S Cl Ar r/pm 186 160 143 118 108 106 ― ― 即 d5，d10，f7，f14 即半充满和全充满 时，因素 ② 电子之间排斥力占主导地位， 原子半径 r 增大。 长周期的过渡元素，以第 4 周期的第一 过渡系列为例 Sc — Ni，8 个元素，r 减少了 38 pm； 相邻元素之间，平均减少幅度约 5.4 pm。 元素 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn r/pm 162 147 134 128 127 126 125 124 128 134 Cu，Zn 为 d10 结构，电子斥力大，所 以 r 不但没减小，反而有所增加。 短周期主族元素原子半径平均减少幅 度 16 pm，而长周期的过渡元素平均减少 幅度 5.4 pm。造成这种不同的原因是： 短周期主族元素，电子填加到外层轨 道，对核的正电荷中和少，有效核电荷 Z* 增加得多，所以 r 减小的幅度大。 长周期过渡元素，电子填加到次外层 轨道，对核的正电荷中和多， Z* 增加得 少，所以 r 减小的幅度小。 元素 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd r/pm 183 182 182 181 183 180 208 180 元素 Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu r/pm 177 176 176 176 176 194 174 超长周期的内过渡系，以镧系元素为例 总的变化规律是半径减小 ， r共减小 9 pm。 有例外： Eu 4 f7 6 s2，f 轨道半充满；Yb 4 f14 6 s2，f 轨道全充满。电子斥力大，所以 r 不但没减小，反而增大。 原因：电子填到内层（n－2）f 轨道，对 核的正电荷中和得更多，有效核电荷 Z* 增加 的幅度更小, 所以 r 减小的幅度很小。 将 15 种镧系元素，原子半径共减小 9 pm 这一事实，称为镧系收缩。 元素 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd r/pm 183 182 182 181 183 180 208 180 元素 Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu r/pm 177 176 176 176 176 194 174 ① 对于镧系元素自身的影响： 使 15 种镧系元素的半径相似，性质 相近，分离困难。 ② 对于镧后元素的影响： 使得第二、第三过渡系的同族元素半 径相近，性质相近，分离困难，如 Zr 和 Hf，Nb 和 Ta，Mo 和 W 。 镧系收缩的影响体现在两个方面 同族中，从上到下，有两种因素影响原 子半径的变化。