沈阳药科大学无机课件 第八章 原子结构与元素周期系.ppt

8.1 原子结构理论的发展简史;第一节 原子结构发展简史;;1.光和电磁辐射;2.氢原子光谱; 不连续光谱,即线状光谱 其频率具有一定的规律;3.Bohr理论 三点假设： 核外电子只能在符合量子化条件的轨道上运动,且不辐射能量； 通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最低，处于基态；原子获得能量后，电子被激发到高能量轨道上，原子处于激发态； 从激发态回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。;n = 3 红（Hα） n = 4 青（Hβ ） n = 5 蓝紫 （ Hγ ） n = 6 紫（Hδ ）;原子能级; ,RH=2.179×10-18J; 根据氢原子光谱的能量关系式：; 1924年，德布罗意认为：质量为 m ，运动速度为υ的粒子，相应的波长为：;1.Schr?dinger方程;2; 为了讨论问题，进行 变量分离。;Ψ：方程的解很多，但并不是每个解都是合 理的，为了得到核外电子运动状态的合理解， 必须引进三个量子数n，l，m。 ;2.四个量子数;与电子能量有关, n越大，电子能量越大。对于氢原子来说，电子的能量只取决于n。;角量子数l ： l 的取值 0，1，2，3……n－1 对应着 s, p, d, f…... (亚层) l 决定了原子轨道的形状。 l =0, 原子轨道的形状为球形对称。 s亚层 有1条原子轨道。 l =1,原子轨道的形状为双球形。 p亚层有3 条原子轨道。 l =2,原子轨道的形状为四叶花瓣形。 d亚层 ;有5条原子轨道。;磁量子数m： m可取 0，±1, ±2……±l ； 其值决定了原子轨道的空间取向，有几种取向，就有几条简并（能量相等）轨道。 例：当l =0，m =0 ，原子轨道的空间取向只有1种，有1条轨道。 当l =1， m =0，1，-1，原子轨道的空间取向有3种，有3条简并轨道。 当l =2， m =0， 1，-1，2，-2原子轨道的空间 取向有5种，有5条简并轨道。 ; 结论：n, l, m 一定，一条原子轨道就确定了。;自旋量子数ms;1.波函数（原子轨道）的角度分布图;;图的含义：电子在核外运动的区域。;2.波函数平方（电子云）的角度分布图;;电子云的黑点图：是电子在核外几率密度分布的形象化描述。;宏观物体：符合牛顿定律，得到的是连续的运动轨迹。 电子：不符合牛顿定律，因具有波粒二象性，??到的是不连续的运动轨迹，符合统计规律， 可以用统计方法描述。;3.径向分布函数图：;图形规律：;2p态：n =2 , l =1 , m = +1,0,-1;+;一、多电子原子的能级;1.Pauling近似能级图;;2.屏蔽效应; 电子进入原子内部空间，受到核的较强的吸引作用。;核外电子排布三规则：;半满全满规则： 当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。;三、原子结构和元素周期系的关系;元素周期律：元素以及由它形成的单质和化合物的性质，随着元素的原子序数(核电荷数)的依次递增，呈现周期性的变化。;副族元素的族数： 当最外层s电子数+次外层d电子数=3~7时，为Ⅲ~Ⅶ副族。 当最外层s电子数+次外层d电子数=8~9时，为Ⅷ副族。 当最外层s电子数+次外层d电子数=11、12，为Ⅰ~Ⅱ副族。 ;s 区—ns1－2 p 区—ns2np1－6 d 区—(n－1)d1－10ns1－2 (Pd无 s 电子) f 区—(n－2)f1－14(n－1)d0－2ns2;量子数，电子层，电子亚层之间的关系：; ;主族元素; 元素的原子半径变化趋势; 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。; ;;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。;3.电子亲和能;电子亲和能的大小变化的周期性规律如下图：;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，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。; 原子在分子中吸引电子的能力称为元素的电负性，用 表示。;电负性( )变化