无机化学Lect05 原子结构与元素周期律.ppt

， * 相当于光速(3×108m/s)的7％ * Erwin Schr?dinger, Nobel Prize in Physics (1933) (1887-1961, 1933Nobel Prize winner in Physics) 。 求解薛定锷方程, 就是求得波函数ψ和能量 E ; ★ 解得的ψ不是具体的数值, 而是包括三个常数 (n, l, m)和三个变量 (r,θ,φ)的函数式Ψn, l, m (r,θ,φ) ; ★ 数学上可以解得许多个Ψn, l, m (r,θ,φ) , 但其物理意义并非都合理; ★ 为了得到合理解, 三个常数项只能按一定规则取值, 很自然地得到前 三个量子数.有合理解的函数式叫做波函数(Wave functions), 它们以 n, l, m 的合理取值为前提. * * ： |M| = [l(l+1)]1/2 ? h/2? * ： Mz = mh /2? * 原子轨道——“atomic orbital”，区别于波尔的“orbit”. * Probability density * 式中μ为电子和原子核的折合质量，e为基本电荷，ε0为真空介电常数，h为普朗克常数，Z为原子核所带电荷，n为主量子数。可见，能量只与主量子数有关，和角量子数、磁量子数无关。 * 主量子数相同的氢原子轨道的简并性。??? * (1)右边组内的电子对左边组内的电子没有屏蔽作用,屏蔽常数为 0。 （2） （3） （4）。 * 注：一旦填充上3d电子后3d电子的能量又比4s能量低， 如铜(1s2)(2s22p6) (3s23p6) (3d10)(4s1)。 * 大量实验与理论研究表明，如果假定每个电子的运动是独立的，又假定所有电子的相互作用力可以集中到原子核上，那么，氢原子电子运动状态——能层、能级、轨道和自旋——的概念可以迁移到多电子原子上描述其电子运动状态，但对基态原子，必须遵循如下原理： * 注意：能级交错现象是电子随核电荷递增填充电子次序上的交错，并不意味着先填能级的能量一定比后填能级的能量低。 * 例：25Mn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d 5 4s2 3d 5为: 3dxy1 3dxz1 3dyz1 3dx2-y21 3dz21 * 元素周期律：元素单质及其化合物的性质随着原子序数（核电荷数）的递增而呈现周期性变化。 原因：原子结构发生周期性变化（核外电子排布，特别是价层电子构型发生周期性变化） 。 * 能级组：（n + 0.7l）整数位相同的若干原子轨道，组成同一个能级组(能量组)。 * 零族元素的确认在发现周期系之后，曾长期叫惰性气体，直到60年代才发现它也能形成传统化合物，改称稀有气体（noble 或rare gases）。 * 除稀有气体外，其他元素的原子总是以单质或化合物的键合形式存在。 原子的大小可以用原子半径来描述。原子半径的标度很多，各种不同的标度，原子半径的定义不同，差别可能很大。 我们通常是用实验方法测定原子形成各种分子或固体后的核间距，根据原子存在的不同形式将原子半径分为三种。 * 原子半径/pm Na Mg Al Si P S Cl Ar rc 154 136 125 117 110 104 99 rv 190 rM 186 160 143.1 * ③ Ln系之后同一副族电离能（I1）： 第五周期元素 第六周期元素 第五周期 Ru 7.364 eV Tc 7.28 eV 第六周期 Os 8.50 eV Re 7.87 eV (1eV = 96.484 kJ?mol-1) 原因：r 相近，但 Z* Ru Os Tc Re * 各主族元素的金属性从上到下逐渐增强， 从左到右逐渐减弱。 * 把电子从处于这些状态的原子轨道上电离出来，电离能自然比相邻元素大些。 * 同一短周期从左到右第一电离能并非单调地增大。例如：第二周期硼的第一电离能比铍的小，出现一个锯齿形变化；随后的氧的第一电离能比氮小，又出现一个锯齿形。第三周期铝和镁、硫和磷之间也同样出现2个锯齿。 * 镧系收缩的影响 ①镧系之后的第六周期元素Hf、Ta、W的原子与同族第五周期元素的原子半径相近，性质相似，难以分离。 IIIB IVB VB VIB rc/pm (Y) Zr 160 Nb 142.9 Mo