無機(jī)及分析化學(xué)1：第二章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系

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1、無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23第二章 原子結(jié)構(gòu)與 元素周期系無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/232 21 1 玻爾理論玻爾理論2 22 2 核外電子運(yùn)動(dòng)的特殊性及運(yùn)核外電子運(yùn)動(dòng)的特殊性及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述動(dòng)狀態(tài)的描述2 23 3 多電子原子核外電子排布多電子原子核外電子排布2 24 4 原子結(jié)構(gòu)與元素周期律原子結(jié)構(gòu)與元素周期律第二章第二章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系原子結(jié)構(gòu)與元素周期系無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二

2、章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/232 21 1 玻爾理論玻爾理論 德謨克利特德謨克利特(原子原子)十八世紀(jì)質(zhì)量守恒定律、十八世紀(jì)質(zhì)量守恒定律、定組成定律、倍比定律定組成定律、倍比定律 1787 1787年道爾頓的原子論年道爾頓的原子論 18111811年原子分子論年原子分子論1919世紀(jì)末一系列實(shí)驗(yàn)證明原子世紀(jì)末一系列實(shí)驗(yàn)證明原子可以再分，可以再分，18971897年湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，提出原子模型年湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，提出原子模型 1911 1911年盧瑟福行星式原子模型年盧瑟福行星式原子模型普朗克量子論普朗克量子論愛因斯坦光子論愛因斯坦光子論

3、玻爾理論玻爾理論量子力學(xué)理論。量子力學(xué)理論。人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界簡(jiǎn)史：人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界簡(jiǎn)史：無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23一、氫原子一、氫原子光譜光譜光源光譜：光源光譜：光源光譜：光源光譜：連續(xù)光譜連續(xù)光譜連續(xù)光譜連續(xù)光譜 線狀光譜線狀光譜線狀光譜線狀光譜無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23光源的光源的無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023

4、/10/23410.2、434.1、486.1486.1、656.3nmHH、HH、HH、HH 無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23氫原子光譜氫原子光譜無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23n 1、n2為為正整數(shù)；正整數(shù)；n2 n 1 R R=3.28910=3.2891015 15 S S-1-1BydbengBydbeng經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式(里德堡方程里德堡方程)：氫原子光譜的特征：氫原子光譜的特征：氫原子光譜的特征

5、：氫原子光譜的特征：不連續(xù)光譜，即線狀光譜不連續(xù)光譜，即線狀光譜;其頻率具有一定的規(guī)律其頻率具有一定的規(guī)律什什么么規(guī)規(guī)律律呢呢？無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23愛因斯坦的光子學(xué)說愛因斯坦的光子學(xué)說愛因斯坦的光子學(xué)說愛因斯坦的光子學(xué)說普朗克的量子化學(xué)說普朗克的量子化學(xué)說普朗克的量子化學(xué)說普朗克的量子化學(xué)說氫原子的光譜實(shí)驗(yàn)氫原子的光譜實(shí)驗(yàn)氫原子的光譜實(shí)驗(yàn)氫原子的光譜實(shí)驗(yàn)盧瑟福盧瑟福盧瑟福盧瑟福的有核模型的有核模型的有核模型的有核模型 1913 1913 1913 1913年英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生年英國(guó)劍橋大學(xué)

6、的學(xué)生年英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生年英國(guó)劍橋大學(xué)的學(xué)生BohrBohr在在在在的基礎(chǔ)上，建立了的基礎(chǔ)上，建立了的基礎(chǔ)上，建立了的基礎(chǔ)上，建立了BohrBohr理論理論理論理論.二、二、玻爾理論玻爾理論無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/231.1.普朗克量子論普朗克量子論19001900年年年年,普朗克普朗克普朗克普朗克(Plank MPlank M)提出了表達(dá)光子的提出了表達(dá)光子的提出了表達(dá)光子的提出了表達(dá)光子的能量能量能量能量(E E)與頻率與頻率與頻率與頻率()關(guān)系的方程關(guān)系的方程關(guān)系的方程關(guān)系的方程,即著名的

7、普朗克即著名的普朗克即著名的普朗克即著名的普朗克方程：方程：方程：方程：E E=h h其中其中其中其中h h叫普朗克常量叫普朗克常量叫普朗克常量叫普朗克常量,其值為其值為其值為其值為6.626106.62610-34-34Js.Js.普朗克認(rèn)為普朗克認(rèn)為,物質(zhì)只能按物質(zhì)只能按h的整數(shù)倍的整數(shù)倍(例如例如1,2,3等等)一份一份地吸收或釋出光能一份一份地吸收或釋出光能,而不可能而不可能是是0.5，1.6，2.3等任何非整數(shù)倍等任何非整數(shù)倍.這就是所謂這就是所謂的的能量量子化能量量子化概念概念.無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-

8、12023/10/232.2.玻爾理論的基本假設(shè)玻爾理論的基本假設(shè)（1 1 1 1）定態(tài)軌道定態(tài)軌道:核外電子在一定能量的軌道運(yùn)核外電子在一定能量的軌道運(yùn)核外電子在一定能量的軌道運(yùn)核外電子在一定能量的軌道運(yùn)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng),既不吸收能量也不放出能量既不吸收能量也不放出能量既不吸收能量也不放出能量既不吸收能量也不放出能量(定態(tài)定態(tài)定態(tài)定態(tài))。基態(tài)：基態(tài)：能量最低的定態(tài)。能量最低的定態(tài)。激發(fā)態(tài)：激發(fā)態(tài)：能量高于能量高于基態(tài)基態(tài)的定態(tài)。的定態(tài)。1911年年盧瑟福提出原子的瑟福提出原子的“有核有核結(jié)構(gòu)模型構(gòu)模型”無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-20

9、14-12023/10/23(2)量子化條件電子在穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)不釋放能量，其繞核電子在穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)不釋放能量，其繞核電子在穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)不釋放能量，其繞核電子在穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)不釋放能量，其繞核運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量滿足角動(dòng)量運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量滿足角動(dòng)量運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量滿足角動(dòng)量運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量滿足角動(dòng)量量子化量子化量子化量子化條件：條件：條件：條件：p p必須必須必須必須等于等于等于等于h h/2/2的整倍數(shù)的整倍數(shù)的整倍數(shù)的整倍數(shù)軌道的能量軌道的能量軌道的能量軌道的能量(能級(jí)能級(jí)能級(jí)能級(jí)):):E En n=-=-2.179102.17910-18-18/n n2 2 J Jn 取正整數(shù)，故軌道能量不連續(xù)取正整

10、數(shù)，故軌道能量不連續(xù)(量子化量子化)。軌道的能量軌道的能量:En=-13.6/n2 ev 無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 通常，通常，電子處在離核最近的軌道上，能量電子處在離核最近的軌道上，能量最低最低基態(tài)基態(tài)；原子得能量后，電子被激發(fā)到原子得能量后，電子被激發(fā)到高能軌道上，原子處于高能軌道上，原子處于激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)。從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)釋放光能，光的頻率取決于軌道間的能量差。E2E1E2E1（3 3）躍遷規(guī)則E=E2-E1=h無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化

11、學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 光光 譜譜釋放能量釋放能量E=E2-E1=h 電子電子 基態(tài)基態(tài)E1高能態(tài)高能態(tài)(激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài))E2獲得能量，獲得能量，躍遷遷無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23氫原子軌道能級(jí)氫原子軌道能級(jí)氫原子軌道能級(jí)氫原子軌道能級(jí)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 計(jì)算氫原子的電離能計(jì)算氫原子的電離能計(jì)算氫原子的電離能計(jì)算氫原子的電離能3.3.3.3.波爾理論的成功之處波爾理論

12、的成功之處波爾理論的成功之處波爾理論的成功之處 解釋了解釋了解釋了解釋了 HH及及及及 HeHe+、LiLi2+2+、BeBe3+3+的原子光譜的原子光譜的原子光譜的原子光譜WavetypeHWavetypeHaaHHbbHHggHHddCalculatedvalue/nm656.2486.1434.0410.1Calculatedvalue/nm656.2486.1434.0410.1Experimentalvalue/nm656.3486.1434.1410.2Experimentalvalue/nm656.3486.1434.1410.2 說明了原子的穩(wěn)定性說明了原子的穩(wěn)定性說明了原子的

13、穩(wěn)定性說明了原子的穩(wěn)定性 對(duì)其他發(fā)光現(xiàn)象（如光的形成）也能解釋對(duì)其他發(fā)光現(xiàn)象（如光的形成）也能解釋對(duì)其他發(fā)光現(xiàn)象（如光的形成）也能解釋對(duì)其他發(fā)光現(xiàn)象（如光的形成）也能解釋無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/234.4.玻爾理論的不足玻爾理論的不足不能解釋氫原子光譜在磁場(chǎng)中的分裂不能解釋氫原子光譜在磁場(chǎng)中的分裂不能解釋氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)不能解釋氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)不能解釋多電子原子的光譜不能解釋多電子原子的光譜無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-201

14、4-12023/10/23 微觀粒子運(yùn)動(dòng)的主要特點(diǎn)：微觀粒子運(yùn)動(dòng)的主要特點(diǎn)：微觀粒子運(yùn)動(dòng)的主要特點(diǎn)：微觀粒子運(yùn)動(dòng)的主要特點(diǎn)：能量量能量量能量量能量量子化子化子化子化和和和和波粒二象性。波粒二象性。波粒二象性。波粒二象性。衡量微觀物體性質(zhì)的物理量是不連續(xù)衡量微觀物體性質(zhì)的物理量是不連續(xù)衡量微觀物體性質(zhì)的物理量是不連續(xù)衡量微觀物體性質(zhì)的物理量是不連續(xù)的，它們只能以某個(gè)最小單位作跳躍式的的，它們只能以某個(gè)最小單位作跳躍式的的，它們只能以某個(gè)最小單位作跳躍式的的，它們只能以某個(gè)最小單位作跳躍式的增減，這樣不連續(xù)的物理量稱為增減，這樣不連續(xù)的物理量稱為增減，這樣不連續(xù)的物理量稱為增減，這樣不連續(xù)的物理量

15、稱為量子化量子化量子化量子化，微觀世界中的不連續(xù)性稱為量子性。微觀世界中的不連續(xù)性稱為量子性。微觀世界中的不連續(xù)性稱為量子性。微觀世界中的不連續(xù)性稱為量子性。注意注意無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 (1)德布羅依的預(yù)言德布羅依的預(yù)言:1.1.電子的波粒二象性電子的波粒二象性電子等電子等實(shí)物粒子實(shí)物粒子也有波粒二象性。也有波粒二象性。一、微觀粒子的波粒二象性一、微觀粒子的波粒二象性一、微觀粒子的波粒二象性一、微觀粒子的波粒二象性2 22 2 核外電子運(yùn)動(dòng)的特殊性及核外電子運(yùn)動(dòng)的特殊性及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述運(yùn)

16、動(dòng)狀態(tài)的描述波長(zhǎng)波長(zhǎng)質(zhì)量質(zhì)量速率速率動(dòng)量動(dòng)量普朗克常數(shù)，等于普朗克常數(shù)，等于6.62619610-34Js無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電子的波動(dòng)性電子的波動(dòng)性1927，美國(guó)美國(guó)C.DavissonandL.Germar電子衍射實(shí)驗(yàn)電子衍射實(shí)驗(yàn)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 (3)(3)(3)(3)可用幾率和幾率密度描述微觀粒子可用幾率和幾率密度描述微觀粒子可用幾率和幾

17、率密度描述微觀粒子可用幾率和幾率密度描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(1)(1)(1)(1)電子的波動(dòng)性是電子電子的波動(dòng)性是電子電子的波動(dòng)性是電子電子的波動(dòng)性是電子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(2)(2)(2)(2)電子波是幾率波電子波是幾率波電子波是幾率波電子波是幾率波 電子波在空間任意一點(diǎn)的強(qiáng)度與微電子波在空間任意一點(diǎn)的強(qiáng)度與微電子波在空間任意一點(diǎn)的強(qiáng)度與微電子波在空間任意一點(diǎn)的強(qiáng)度與微觀粒子在該點(diǎn)出現(xiàn)的幾率成正比。觀粒子在該點(diǎn)出現(xiàn)的幾率成正比。觀粒子在該點(diǎn)出現(xiàn)的幾率成正比。觀粒子在該點(diǎn)出現(xiàn)的幾率成正比。.實(shí)物波的統(tǒng)計(jì)解釋實(shí)物波的統(tǒng)計(jì)解釋無機(jī)

18、及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 對(duì)于微觀粒子，不可能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)對(duì)于微觀粒子，不可能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定其定其速率速率與與位置位置（位置與動(dòng)量）。（位置與動(dòng)量）。x粒子的位置不確定量粒子的位置不確定量 粒子的粒子的運(yùn)動(dòng)速率運(yùn)動(dòng)速率不確定量不確定量.海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23二、波函數(shù)和原子軌道二、波函數(shù)和原子軌道1.1.波函數(shù)波函數(shù)波函數(shù)波函數(shù)量子力學(xué)認(rèn)為量子力學(xué)認(rèn)為微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀

19、態(tài)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用波函數(shù)可用波函數(shù)來描述。來描述。微觀粒子是在三微觀粒子是在三維空間作運(yùn)動(dòng)，因此它的運(yùn)動(dòng)狀況須用維空間作運(yùn)動(dòng)，因此它的運(yùn)動(dòng)狀況須用三維空間伸展的波來描述。波函數(shù)三維空間伸展的波來描述。波函數(shù)是是空間坐標(biāo)空間坐標(biāo)(x、y、z)的函數(shù)。的函數(shù)。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/2322282m+（EV）=0 x2y2z2h2薛定諤方程是二階偏微分方程：薛定諤方程是二階偏微分方程：波函數(shù)波函數(shù)的求算的求算薛定諤方程Where:Where:波函數(shù)波函數(shù)波函數(shù)波函數(shù)（原子軌道）（原子軌道）（原子

20、軌道）（原子軌道）EE軌道能量（動(dòng)能與勢(shì)能軌道能量（動(dòng)能與勢(shì)能軌道能量（動(dòng)能與勢(shì)能軌道能量（動(dòng)能與勢(shì)能V V總和）總和）總和）總和）mm電子質(zhì)量電子質(zhì)量電子質(zhì)量電子質(zhì)量h h、常數(shù)常數(shù)常數(shù)常數(shù)x x、y y、zz電子位置的三維坐標(biāo)電子位置的三維坐標(biāo)電子位置的三維坐標(biāo)電子位置的三維坐標(biāo)注意：注意：注意：注意：原子軌道是指電子的一種空間狀態(tài)，波函數(shù)原子軌道是指電子的一種空間狀態(tài)，波函數(shù)原子軌道是指電子的一種空間狀態(tài)，波函數(shù)原子軌道是指電子的一種空間狀態(tài)，波函數(shù)就是描述核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。就是描述核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。就是描述核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。就是描述核外電

21、子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 2 2 表示核外電子在某一區(qū)域的概率密度。核外電子概率密度可用小黑點(diǎn)的疏密形象化表示，稱為電子云電子云。概率：概率：電子在核外空間某電子在核外空間某區(qū)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)區(qū)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)概率概率密度概率概率密度微體積微體積|2 2 dvdv無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23在求解過程中，出現(xiàn)了三組在求解過程中，出現(xiàn)了三組常數(shù)常數(shù)n、l、m，它們有一定的取值要求；只

22、有當(dāng)它們有一定的取值要求；只有當(dāng)n、l、m符合取值要求時(shí)，符合取值要求時(shí)，schrodinger方程才有合方程才有合理解，因此，被稱為理解，因此，被稱為量子數(shù)。三個(gè)量子數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的波函數(shù)，三個(gè)量子數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的波函數(shù)，即三個(gè)量子數(shù)可以描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。此即三個(gè)量子數(shù)可以描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。此外，還有一個(gè)描述電子自旋特征的量子數(shù)外，還有一個(gè)描述電子自旋特征的量子數(shù)ms。22282m+（EV）=0 x2y2z2h2無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/234 4 4 4個(gè)量子數(shù)個(gè)量子數(shù)個(gè)量子數(shù)個(gè)量子數(shù)主量子數(shù)主

23、量子數(shù)（n）角量子數(shù)角量子數(shù)（l）磁量子數(shù)磁量子數(shù)（m）自旋量子數(shù)自旋量子數(shù)（ms）無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 意義意義意義意義:表示電子所處的電子層、電子離核的表示電子所處的電子層、電子離核的表示電子所處的電子層、電子離核的表示電子所處的電子層、電子離核的遠(yuǎn)近和電子能量的高低。遠(yuǎn)近和電子能量的高低。遠(yuǎn)近和電子能量的高低。遠(yuǎn)近和電子能量的高低。1.1.主量子數(shù)（n）n 123456電子層電子層 取值取值:為為1，2，3n等正整數(shù)，目前只取至等正整數(shù)，目前只取至7。n值越大，離核就越遠(yuǎn)，軌道能量越

24、高值越大，離核就越遠(yuǎn)，軌道能量越高n值也表示一個(gè)電子層。（注：根據(jù)光譜實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，將主量子數(shù)相同的電子歸并在一起稱為一個(gè)電子層將主量子數(shù)相同的電子歸并在一起稱為一個(gè)電子層。）對(duì)應(yīng)的電子層符號(hào)為K，L，M，N，O，P，Q。對(duì)應(yīng)關(guān)系：無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/232.2.角量子數(shù)(副量子數(shù)副量子數(shù))l 意義意義意義意義:代表角動(dòng)量的大小和原子軌道的形狀，代表角動(dòng)量的大小和原子軌道的形狀，代表角動(dòng)量的大小和原子軌道的形狀，代表角動(dòng)量的大小和原子軌道的形狀，對(duì)于多電子原子還影響電子的能量。是對(duì)于多電子原子還

25、影響電子的能量。是對(duì)于多電子原子還影響電子的能量。是對(duì)于多電子原子還影響電子的能量。是決定原子軌決定原子軌決定原子軌決定原子軌道（或電子云）形狀道（或電子云）形狀道（或電子云）形狀道（或電子云）形狀的量子數(shù)的量子數(shù)的量子數(shù)的量子數(shù),表示每一主層中不同表示每一主層中不同表示每一主層中不同表示每一主層中不同的亞層。的亞層。的亞層。的亞層。l=0 時(shí)，核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與角度無關(guān)，原子軌道是球形對(duì)稱的，稱為s 軌道軌道(或s s亞層亞層)。取值取值:為為0 0，1 1，2 2，3 3n-1的的正整數(shù)。正整數(shù)。l=1 時(shí)，原子軌道是紡棰形（或啞鈴形）分布，稱為p 軌道軌道（或p p亞層亞層）。p軌道沿

26、某一直角坐標(biāo)軸的方向有最大值。l=2 時(shí)，原子軌道呈花瓣形分布，稱為d d 軌道軌道（或d d亞層亞層）無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23各電子層內(nèi)的亞層數(shù)：各電子層內(nèi)的亞層數(shù)：n=1l=01sn=2l=02sl=12pn=3l=23dl=13pl=0 3s無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23l=04sl=14pl=24d l=34fn=4無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大

27、化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23各電子層內(nèi)的亞層數(shù)nl=0l=1l=2 l=3 l=4 亞層數(shù)11s122s2p233s3p3d344s4p4d4f455s5p5d5f5g5無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23當(dāng)l0時(shí)，m=0,只有1個(gè)s 軌道，呈球形對(duì)稱，無方向性；當(dāng)l1時(shí)，m0，1，p 軌道有3個(gè)空間取向,沿x軸、y軸、z軸方向伸展的分別稱px、py、pz軌道；當(dāng)l2時(shí)，m0，1，2，d 軌道有5種空間取向；當(dāng)l3時(shí)，m0，1，2，3，f 軌道共有7種空間取向.3磁量子數(shù)（m）意義：

28、意義：意義：意義：決定原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道決定原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道決定原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道決定原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道角動(dòng)量在外磁場(chǎng)方向上的分量，即角動(dòng)量在外磁場(chǎng)方向上的分量，即角動(dòng)量在外磁場(chǎng)方向上的分量，即角動(dòng)量在外磁場(chǎng)方向上的分量，即決定原子決定原子決定原子決定原子軌道在空間的伸展方向及軌道數(shù)目軌道在空間的伸展方向及軌道數(shù)目軌道在空間的伸展方向及軌道數(shù)目軌道在空間的伸展方向及軌道數(shù)目。取值：取值：0，1；2；l無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23各亞層的軌道數(shù)各亞層的軌道數(shù)亞層亞層空間取向

29、空間取向軌道數(shù)軌道數(shù)s亞層亞層l=0mL=02l+1=1p亞層亞層l=1mL=0，12l+1=3d亞層亞層l=2mL=0，1，22l+1=5 f亞層亞層l=3mL=0，1，2，32l+1=7無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 原子軌道原子軌道 以上以上n，l，mL三個(gè)量子數(shù)結(jié)合起來，三個(gè)量子數(shù)結(jié)合起來，便確定了核外電子的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)便確定了核外電子的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即（即原子軌道原子軌道），包括軌道的大小、形），包括軌道的大小、形狀和空間取向。狀和空間取向。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原

30、子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23意義：意義：表示電子自旋運(yùn)動(dòng)方向表示電子自旋運(yùn)動(dòng)方向取值：取值：+，-4.自旋量子數(shù)(ms)兩種可能的自旋方向兩種可能的自旋方向:正向正向(ms=+1/2)和反向和反向(ms=-1/2),一般用一般用“”“”來表示。來表示。產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng)產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng)相反自旋的一對(duì)電子相反自旋的一對(duì)電子,磁場(chǎng)相互抵消磁場(chǎng)相互抵消.無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23四個(gè)量子數(shù)四個(gè)量子數(shù)n、l、mL、ms的意義的意義1.描述電子的

31、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；描述電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；如如3s1（3，0，0，+1/2）；2.確定各層與亞層能容納電子的限量確定各層與亞層能容納電子的限量2n2；3.確定核外電子的排布情況；確定核外電子的排布情況；4.核外電子分層排布，元素在周期表中周期、核外電子分層排布，元素在周期表中周期、族、區(qū)的劃分。族、區(qū)的劃分。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23四、波函數(shù)和電子云的空間圖像 波函數(shù)波函數(shù)(x x

32、,y,zy,z)(r r,)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23角度分布圖角度分布圖Y(,)(r r,)=)=R R(r r)Y Y(,)通常把原子軌道分成通常把原子軌道分成:徑向分布圖徑向分布圖R(r)徑向波函數(shù)徑向波函數(shù)由n、l 決定角度波函數(shù)角度波函數(shù)由l、m 決定無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-1202

33、3/10/23半徑為半徑為r的球面積的球面積4r2，厚度為厚度為r球殼，球殼，概率密度為概率密度為 21.1.徑向分布圖徑向分布圖令令D(r)=4r2 2D(r)：徑向分布函數(shù)，徑向分布函數(shù)，表示電子在半徑為表示電子在半徑為r的球面上單位厚度的球殼夾層內(nèi)出現(xiàn)的概率。的球面上單位厚度的球殼夾層內(nèi)出現(xiàn)的概率。概率概率密度概率概率密度微體積微體積|2 2 dv dv4r2r 2D(r)r無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23D(r)對(duì)對(duì)r作圖：作圖：徑向分布圖徑向分布圖無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)

34、構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/232.2.角度分布圖角度分布圖原子軌道的角度原子軌道的角度分布圖分布圖Yl,m(,)角度分布函數(shù)角度分布函數(shù)Y Y(,)在不同的在不同的,角角的相應(yīng)的的相應(yīng)的Y Y 值，在空間形成一個(gè)閉合的曲值，在空間形成一個(gè)閉合的曲面，這個(gè)圖形就叫面，這個(gè)圖形就叫波函數(shù)的角度分布圖波函數(shù)的角度分布圖。電子云的角度分電子云的角度分布圖布圖Y 2l,m(,)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23原子軌道原子軌道與電子云電子云波函數(shù)角度分布圖比較無

35、機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23注意：注意：注意：注意：角度分布圖角度分布圖角度分布圖角度分布圖:與與與與l l，mm有關(guān)，與有關(guān)，與有關(guān)，與有關(guān)，與n n無關(guān)無關(guān)無關(guān)無關(guān)原原子子軌軌道道角角度度分分布布剖剖面面圖圖電電子子云云角角度度分分布布剖剖面面圖圖無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/232 23 3 多電子原子多電子原子核外電子排布核外電子排布一、屏蔽與鉆穿效應(yīng)一、屏蔽與鉆穿效應(yīng)1.1.屏蔽效應(yīng)屏蔽效應(yīng):在多電

36、子原子，被研究電子受在多電子原子，被研究電子受其他電子其他電子的的 “屏蔽作用屏蔽作用 ”，使得原子核對(duì)某電子的吸引力減弱，使得原子核對(duì)某電子的吸引力減弱，能量升高。這種能量效應(yīng)，稱為能量升高。這種能量效應(yīng)，稱為 “屏蔽效應(yīng)屏蔽效應(yīng)”內(nèi)層電子對(duì)外層電子的屏蔽內(nèi)層電子對(duì)外層電子的屏蔽 屏蔽效應(yīng)的大小，可用屏蔽常數(shù)屏蔽效應(yīng)的大小，可用屏蔽常數(shù)表示：表示：*為有效核電荷數(shù)為有效核電荷數(shù);為核電荷數(shù)。為核電荷數(shù)。*=-無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 多電子原子中，原子軌道能量不多電子原子中，原子軌道能量不但

37、與但與 n n 有關(guān)，而且與有關(guān)，而且與 l l 有關(guān)：有關(guān)：無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23uu 屏蔽規(guī)則：屏蔽規(guī)則：內(nèi)層電子對(duì)外層電子的屏蔽作用大內(nèi)層電子對(duì)外層電子的屏蔽作用大同層電子間的屏蔽作用較小同層電子間的屏蔽作用較小外層電子對(duì)內(nèi)層電子無屏蔽作用外層電子對(duì)內(nèi)層電子無屏蔽作用多電子原子中，多電子原子中，l 相同相同n不同的電子：不同的電子：E1sE2sE3sE2pE3pE4pE3dE4dE5d n值值 越大越大 受受屏蔽屏蔽 越多越多 能量能量 越高越高無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原

38、子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 外層電子外層電子回避其他電子回避其他電子的屏蔽作用的屏蔽作用,更更多的鉆到近核多的鉆到近核處處,受到較多核受到較多核電荷吸引，從電荷吸引，從而使軌道能量而使軌道能量降低的現(xiàn)象，降低的現(xiàn)象，稱為稱為鉆穿效應(yīng)。鉆穿效應(yīng)。2.2.鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng):無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23能級(jí)分裂現(xiàn)象能級(jí)分裂現(xiàn)象:E2s E2p由于鉆穿效應(yīng)而導(dǎo)致出現(xiàn)：n 相同，相同，l 越小，鉆穿效應(yīng)越大：越小，鉆穿效應(yīng)越大：EnsEnp End

39、 Enf Eng無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23多電子原子中多電子原子中n、l 都不相同時(shí)，都不相同時(shí)，n值大值大的亞層反而比的亞層反而比n值小的亞層的能量低的現(xiàn)象稱值小的亞層的能量低的現(xiàn)象稱為能級(jí)交錯(cuò)為能級(jí)交錯(cuò)E4s E3d能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象：能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象：E5s E4dE6s E4f無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23二、多電子原子的原子軌道近似能級(jí)圖二、多電子原子的原子軌道近似能級(jí)圖無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1

40、 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/231.1.保里保里(PauliPauli)不相容原理不相容原理(W.PaulisExclusionPrinciple)同一原子中不可能同一原子中不可能有兩個(gè)電子處于完全相有兩個(gè)電子處于完全相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。三、原子核外電子的排布三、原子核外電子的排布n,l,mn,l,mLL,m,ms s無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 即即:同一原子中不可能有四個(gè)量子數(shù)完全相同一原子中不可能有四個(gè)量子數(shù)完全相同的

41、兩個(gè)電子存在。同的兩個(gè)電子存在。如如n、l、mL相同時(shí)，相同時(shí)，ms 取值必不同，取值必不同，ms=+,ms=。換句話說，換句話說，每條原子軌道最多只能容納兩每條原子軌道最多只能容納兩個(gè)電子，且這兩個(gè)電子自旋方向必相反。個(gè)電子，且這兩個(gè)電子自旋方向必相反。每個(gè)軌道每個(gè)軌道每個(gè)軌道每個(gè)軌道(n,l,mn,l,mLL)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/232.2.能量最低原理能量最低原理(Thelowestenergyprincipl)電子排布時(shí)，盡可能使體系的能電子排布時(shí)，盡可能使體系的能量最低，則電子必須先

42、填充在能量最量最低，則電子必須先填充在能量最低的原子軌道上，然后依次填充到能低的原子軌道上，然后依次填充到能量較高的原子軌道上。量較高的原子軌道上。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23根根據(jù)據(jù)多多電電子子原原子子的的近近似似能能級(jí)級(jí)圖圖和和能能量量最最低低原原理理填填入入順順序序如如左左:無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/233.3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則(F.HundsRule)及特例及特例 在在n 和和 l相同的簡(jiǎn)并軌道

43、上分布的電相同的簡(jiǎn)并軌道上分布的電子，將盡可能占據(jù)子，將盡可能占據(jù) mL 不同的軌道，且不同的軌道，且自旋平行。自旋平行。當(dāng)?shù)葍r(jià)軌道中的電子處于全充滿當(dāng)?shù)葍r(jià)軌道中的電子處于全充滿(6,d 10,f 14)、半充滿、半充滿(3,5,f 7)或全空或全空(0,0,f 0)時(shí)，原子的能量最時(shí)，原子的能量最低，體系最穩(wěn)定。低，體系最穩(wěn)定。洪特洪特(FriedrichHund、18961997)德國(guó)理論物理學(xué)家,1896年生于德國(guó)萊茵河下游卡爾斯魯厄。1925年從大量光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中總結(jié)出這條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。但后來得到量子力學(xué)計(jì)算的證明。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)

44、大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23核外電子排布的幾種表示方法核外電子排布的幾種表示方法1.原子結(jié)構(gòu)示意圖2.軌道表示式3.電子排布式4.價(jià)電子層結(jié)構(gòu)式無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23軌道表示式軌道表示式(軌道圖示軌道圖示)1s22s22p2 電子排布式電子排布式電子排布式電子排布式1 1s s2 22s2s2 22p2p3 31 1s s2 22s2s2 22p2p4 4核外電子排布表示核外電子排布表示實(shí)例：實(shí)例：1s2s2p3s3p15P：無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子

45、結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23例如例如 15 15P:P:電子排布式：電子排布式：1s2 2s2 2p6 3s2 3p3可簡(jiǎn)寫為：可簡(jiǎn)寫為：Ne3s2 3p3原子實(shí)原子實(shí)原子芯原子芯2424CrCr：1s1s222s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p663d3d554s4s1 12929CuCu：1s1s222s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p663d3d10104s4s1 112Mg Ne 3s224Cr Ar 3d54s129Cu Ar 3d104s1 1212MgMg：1s1s222s2s2 22p2p6 6

46、 3s3s2 2無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23價(jià)電子層結(jié)構(gòu)式價(jià)電子層結(jié)構(gòu)式:例如例如:以下原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)式以下原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)式 12Mg：3s229Cu：3d104s1 15 15P:P:3s3s2 23p3p3 3 2828Ni:Ni:3d3d8 84s4s2 2價(jià)電子價(jià)電子價(jià)電子價(jià)電子價(jià)電子層價(jià)電子層價(jià)電子層價(jià)電子層價(jià)電子層結(jié)構(gòu)價(jià)電子層結(jié)構(gòu)價(jià)電子層結(jié)構(gòu)價(jià)電子層結(jié)構(gòu)(構(gòu)型構(gòu)型構(gòu)型構(gòu)型)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-1

47、2023/10/23(1)書寫電子排布式時(shí)，為表示電子是書寫電子排布式時(shí)，為表示電子是分分層排布的，將層排布的，將n相同的寫在一起，相同的寫在一起，按層書寫按層書寫，書寫順序?yàn)椋?，書寫順序?yàn)椋?s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f5(2)電子真正往軌道填充時(shí)，是電子真正往軌道填充時(shí)，是按軌道能按軌道能量由低到高量由低到高，順序?yàn)椋?，順序?yàn)椋?s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p(3)化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)反應(yīng)中,失電子時(shí)按照失電子時(shí)按照(1)的相的相反順序失電子反順序失電子注注 意意 無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)

48、大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23例如例如：2929CuCu 電子排布式電子排布式:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1電子填入軌道的順序電子填入軌道的順序:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s13d10注意：電子排布式的書寫順序電子排布式的書寫順序和和電子電子填入軌道的順序填入軌道的順序是有區(qū)別的！是有區(qū)別的！說明：上述三定律屬于經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，并非適用與所有原子。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/231.1.周期周期 每一能級(jí)組組成一個(gè)周期每一能級(jí)組組

49、成一個(gè)周期按能級(jí)組中能量的高低排列為按能級(jí)組中能量的高低排列為1-7周期周期一、原子的電子層結(jié)構(gòu)與元素周期系一、原子的電子層結(jié)構(gòu)與元素周期系周期數(shù)周期數(shù)=電子層數(shù)電子層數(shù)每一周期每一周期ns1開始，開始，ns2np6結(jié)束結(jié)束。2 2-4-4原子的電子結(jié)構(gòu)與元素周期系原子的電子結(jié)構(gòu)與元素周期系無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/232.2.族族 在周期表中，具有相同價(jià)電子構(gòu)型的在周期表中

50、，具有相同價(jià)電子構(gòu)型的元素排成一列，構(gòu)成一族。元素排成一列，構(gòu)成一族。主族主族:最后一個(gè)電子填入最后一個(gè)電子填入ns或或np能級(jí)；能級(jí)；主族數(shù)等于主族數(shù)等于ns和和np軌道上電子數(shù)之和。軌道上電子數(shù)之和。周期表中共有周期表中共有16個(gè)族，個(gè)族，7個(gè)主族，個(gè)主族，7個(gè)副族，個(gè)副族，1個(gè)零族，個(gè)零族，1個(gè)個(gè)族族 價(jià)電子 價(jià)電子層無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23副族副族：最后一個(gè)電子填入最后一個(gè)電子填入(n-1)dn-1)d或或(n-2)fn-2)f能級(jí)的元素能級(jí)的元素;副族數(shù)等于副族數(shù)等于(n-1n-1)

51、d d nsns軌道上電子軌道上電子數(shù)之和（一、二副族除外）。（同一列數(shù)之和（一、二副族除外）。（同一列中僅有長(zhǎng)周期元素的叫副族元素中僅有長(zhǎng)周期元素的叫副族元素）。）。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/231.1.原子半徑：原子半徑：相鄰核間距的一半相鄰核間距的一半 分為金屬半徑金屬半徑、共價(jià)半徑共價(jià)半徑和范德華半徑范德華半徑。二、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的周期性變化二、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)

52、的周期性變化無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23原子半徑變化規(guī)律：原子半徑變化規(guī)律：同周期同周期自左至右自左至右核電荷數(shù)依次增加，核對(duì)外層電子核電荷數(shù)依次增加，核對(duì)外層電子的吸引力增強(qiáng)，所以的吸引力增強(qiáng)，所以原子半徑遞減原子半徑遞減。同周期主族元素同周期主族元素r r遞減快；遞減快；副族元素間副族元素間r r遞減慢；遞減慢；鑭系元素鑭系元素r r減少很少。減少很少。無機(jī)及分析化學(xué)無

53、機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23同一族同一族 同一主族，自上而下，同一主族，自上而下，電子層數(shù)電子層數(shù)n增多，主增多，主量子數(shù)增大，量子數(shù)增大，原子半徑就增大原子半徑就增大。同一副族，半徑變化不明顯，同一副族，半徑變化不明顯，特別是特別是5 5、6 6周期周期元素，主要是元素，主要是鑭系收縮鑭系收縮造成的，使得這些相應(yīng)造成的，使得這些相應(yīng)的元素化學(xué)性質(zhì)也很相似，難以分離。的元素化學(xué)性質(zhì)也很相似，難以分離。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023

54、/10/23原子半徑變化規(guī)律原子半徑變化規(guī)律無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/232.2.電離能電離能I(I(勢(shì)勢(shì))M(g)e=M+(g)rHm=I I1 1同一原子：同一原子：I I1 1I I2 2I I3 3正一價(jià)離子再失去一個(gè)電子成為正二離正一價(jià)離子再失去一個(gè)電子成為正二離子所子所吸收能量吸收能量稱為第二電離能稱為第二電離能I2恒溫恒壓恒溫恒壓(298.15(298.15K K、100kPa)100kPa)下下標(biāo)準(zhǔn)電離能標(biāo)準(zhǔn)電離能第一電離能用來衡量元素的原子失去電子的難易程度第一電離能用來衡量元素的

55、原子失去電子的難易程度無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23第一電離能變化規(guī)律第一電離能變化規(guī)律無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/233.3.電子親合能電子親合能(勢(shì)勢(shì))E E 處于基態(tài)的處于基態(tài)的1 1molmol氣態(tài)原子氣態(tài)原子獲得電子獲得電子生成生成1 1molmol氣態(tài)負(fù)離子時(shí)所氣態(tài)負(fù)離子時(shí)所放出的能量放出的能量，稱為電子親合能（稱為電子親合能（E E）。）。恒溫恒壓（恒溫恒壓（298.15298.15K K、1

56、0105 5PaPa）下，下，標(biāo)準(zhǔn)電子親合能標(biāo)準(zhǔn)電子親合能(E E)與電離能相反，與電離能相反，元素的電子親合能用來衡量元元素的電子親合能用來衡量元素的原子獲得電子的難易程度。素的原子獲得電子的難易程度。親合能數(shù)合能數(shù)值越大，越大，則氣氣態(tài)原子原子結(jié)合一個(gè)合一個(gè)電子子釋放的能量越多，與放的能量越多，與電子子的的結(jié)合越合越穩(wěn)定，表明定，表明該元素的原子越易元素的原子越易獲得得電子，子，故非金屬性越故非金屬性越強(qiáng)。反之亦然。反之亦然。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原

57、子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/234.4.電負(fù)性電負(fù)性 電離能和電子親合能分別反映元素原子電離能和電子親合能分別反映元素原子失去和得到電子的能力。失去和得到電子的能力。為了能同時(shí)量度這為了能同時(shí)量度這兩種性質(zhì)，鮑林提出了兩種性質(zhì)，鮑林提出了電負(fù)性電負(fù)性的概念的概念:電負(fù)性電負(fù)性是元素的原子在分子中吸引是元素的原子在分子中吸引電子的能力。電子的能力。無法測(cè)出絕對(duì)值，鮑林以 F=4.0 得其它元素相對(duì)值。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)

58、及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23總總 結(jié)結(jié)作作 業(yè)業(yè)p-254.8.10.p-486.12無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23下次內(nèi)容下次內(nèi)容第三章第三章化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵和分子

59、結(jié)構(gòu)無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23E2E1E2E1無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 博學(xué)之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之。要廣博地學(xué)習(xí)，詳細(xì)地詢問，謹(jǐn)慎地思考，清晰地分辨，切實(shí)地實(shí)行。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-20

60、14-12023/10/23 現(xiàn)在為答疑時(shí)間，有問題請(qǐng)舉手示意。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23人莫不知學(xué)之有益于己也,然而不能者，嬉戲害人也.人們沒有不知道學(xué)習(xí)對(duì)自己是有好處的，然而其所以不學(xué)習(xí)，是因貪玩，貪玩真害人哪！無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 現(xiàn)在為答疑時(shí)間，有問題請(qǐng)舉手示意。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/

61、23 博學(xué)之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之。要廣博地學(xué)習(xí)，詳細(xì)地詢問，謹(jǐn)慎地思考，清晰地分辨，切實(shí)地實(shí)行。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 現(xiàn)在為答疑時(shí)間，有問題請(qǐng)舉手示意。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23人莫不知學(xué)之有益于己也,然而不能者，嬉戲害人也.人們沒有不知道學(xué)習(xí)對(duì)自己是有好處的，然而其所以不學(xué)習(xí)，是因貪玩，貪玩真害人哪！無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化

62、學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23普朗克普朗克普朗克普朗克量子化量子化量子化量子化理論理論理論理論19001900年年年年,普朗克普朗克普朗克普朗克(Plank MPlank M)提出了表達(dá)光提出了表達(dá)光提出了表達(dá)光提出了表達(dá)光子的能量子的能量子的能量子的能量(E E)與頻率與頻率與頻率與頻率()關(guān)系的方程關(guān)系的方程關(guān)系的方程關(guān)系的

63、方程,即著名的即著名的即著名的即著名的普普普普朗克方程朗克方程朗克方程朗克方程：E E=h h 其中其中其中其中h h叫普朗克常量叫普朗克常量叫普朗克常量叫普朗克常量,其值為其值為其值為其值為6.62610-34Js.6.62610-34Js.普朗克認(rèn)為普朗克認(rèn)為,物質(zhì)只能按物質(zhì)只能按h的整數(shù)倍的整數(shù)倍(例如例如1,2,3等等)一份一份地吸收或釋出光能一份一份地吸收或釋出光能,而不可而不可能是能是0.5,1.6,2.3等任何非整數(shù)倍等任何非整數(shù)倍.這就是所謂的這就是所謂的能量能量量子化量子化概念概念.無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-

64、2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23 宏觀物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可以根據(jù)經(jīng)典力學(xué)用準(zhǔn)確的位置和宏觀物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可以根據(jù)經(jīng)典力學(xué)用準(zhǔn)確的位置和速度（或動(dòng)量）來確定。如人造衛(wèi)星的運(yùn)行，人們不僅可以速度（或動(dòng)量）來確定。如人造衛(wèi)星的運(yùn)行，人們不僅可以同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定它現(xiàn)在的坐標(biāo)位置和運(yùn)行速度，而且還能推同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定它現(xiàn)在的坐標(biāo)位置和運(yùn)行速度，而且還能推知它過去和未來的坐標(biāo)和速度。微觀粒子具有波動(dòng)性，波會(huì)知它過去和未來的坐標(biāo)和速度。微觀粒子具有波動(dòng)性，波會(huì)發(fā)生衍射，人們不能同時(shí)準(zhǔn)確地

65、測(cè)量它的坐標(biāo)位置和速度。發(fā)生衍射，人們不能同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量它的坐標(biāo)位置和速度。假如用光測(cè)量電子的位置，所用的光波長(zhǎng)愈短，物體位置的假如用光測(cè)量電子的位置，所用的光波長(zhǎng)愈短，物體位置的測(cè)量愈準(zhǔn)確，但總有誤差測(cè)量愈準(zhǔn)確，但總有誤差 存在。電子是極小的粒子，要存在。電子是極小的粒子，要準(zhǔn)確測(cè)定其位置必須使用極短波長(zhǎng)的光，根據(jù)德布羅意公式準(zhǔn)確測(cè)定其位置必須使用極短波長(zhǎng)的光，根據(jù)德布羅意公式p ph/h/，光的波長(zhǎng)愈短，光子的動(dòng)量愈高，當(dāng)光子與電子相光的波長(zhǎng)愈短，光子的動(dòng)量愈高，當(dāng)光子與電子相碰撞時(shí)就會(huì)將動(dòng)能傳給電子，引起電子動(dòng)量的大變化，但其碰撞時(shí)就會(huì)將動(dòng)能傳給電子，引起電子動(dòng)量的大變化，但其位置的測(cè)量

66、誤差太大。位置的測(cè)量誤差太大。19261926年海森堡（年海森堡（HeisenbergHeisenberg）提出了提出了測(cè)不準(zhǔn)原理，并用數(shù)學(xué)式表示：測(cè)不準(zhǔn)原理，并用數(shù)學(xué)式表示：海森堡（海森堡（海森堡（海森堡（HeisenbergHeisenbergHeisenbergHeisenberg）測(cè)不準(zhǔn)原理測(cè)不準(zhǔn)原理測(cè)不準(zhǔn)原理測(cè)不準(zhǔn)原理例例:對(duì)于對(duì)于m=10克的子彈，當(dāng)其位置精確克的子彈，當(dāng)其位置精確到到 x1mm，則其速度不確定值為：則其速度不確定值為：顯然對(duì)宏觀物體可顯然對(duì)宏觀物體可同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定位置位置與與速度速度速度不確定度很大速度不確定度很大例：例：對(duì)電子對(duì)電子,m=9.11 10-31Kg,半徑半徑 r=10-10m，則則 x至少要達(dá)到至少要達(dá)到10-11m才相對(duì)準(zhǔn)確，才相對(duì)準(zhǔn)確，則其速度則其速度不確定值為：不確定值為：若若m 非常小，則其位置與速度是不能同時(shí)準(zhǔn)非常小，則其位置與速度是不能同時(shí)準(zhǔn)確確定的。確確定的。無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第二章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系山農(nóng)大化學(xué)院山農(nóng)大化學(xué)院 2013-2014-12023/10/23無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 第