原子結(jié)構(gòu)與元素周期系PPT課件

《原子結(jié)構(gòu)與元素周期系PPT課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《原子結(jié)構(gòu)與元素周期系PPT課件（73頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,原子結(jié)構(gòu)與元素周期系,*,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,*,Click to edit Master title style,,,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,Click to edit Master title style,,,Click to edit Master te

2、xt styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,*,Click to edit Master title style,,,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,Click to edit Master title style,,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,

3、,Fifth level,,*,Click to edit Master title style,,,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,Click to edit Master title style,,1,其次局部 核外電子的排布和元素周期系,,原子的電子層構(gòu)造和元素周期系,核外電子層構(gòu)造的原則,多電子原子的能級,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2,多電子原子的能級,,科頓原子軌道能級圖,鉆穿效應(yīng),屏蔽效應(yīng),鮑林〔L.Pauling〕的近似能級圖

4、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,多電子原子的能級,3,多電子原子近似能級圖的特點：,,近似能級圖是按原子軌道的能量凹凸而不是按原子軌道離核的遠(yuǎn)近挨次排列起來。把能量相近的能級劃為一組，稱為能級,,1s 第一能級組,,2s2p 其次能級組,,3s3p 第三能級組,,4s3d4p 第四能級組,,5s4d5p 第五能級組,,6s

5、4f5d6p 第六能級組,,7s5f6d7p 第七能級組,,在能級圖中可以看到：相鄰的兩個能級組之間的能量差較大，而在同一能級組中各能級的能量差較小。,,4,多電子原子近似能級圖的特點：,,在能級圖中:所謂等價軌道是指其能量一樣、成鍵力量一樣，只是空間取向不同的軌道。,,角量子數(shù)l一樣的能級，其能量由主量子數(shù)n打算，n越大，能量越高。,,主量子數(shù)n一樣，角量子數(shù) l 不同的能級，其能量隨 l 的增大而上升。,,主量子數(shù)n和角量子數(shù) l 同時變化時，從圖中可知，能級的能量變化狀況是比較簡單的。,,5,屏蔽效應(yīng)

6、,,在多電子原子中，每個電子不僅受到原子核對它的吸引力，而且還要受到其它電子的斥力。我們把這種內(nèi)層電子的排斥作用考慮為對核電荷的抵消或屏蔽，相當(dāng)于使核的有效核電荷數(shù)Z*削減。,,由于其它電子對某一電子的排斥作用而抵消了一局部核電荷，從而使有效核電荷降低，減弱了核電荷對該電子的吸引，這種作用稱為屏蔽作用和屏蔽效應(yīng)。,,,,Z,*,=Z,－,σ,,,E= =,,6,屏蔽效應(yīng)與Slater規(guī)章,為了計算屏蔽參數(shù)，斯萊脫Slater提出規(guī)章可近似計算。,,Slater規(guī)章如下：,,將原子中的電子分成如下幾組：,,(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)

7、(5s,5p) …,7,屏蔽效應(yīng)與Slater規(guī)章,(a)位于被屏蔽電子右邊的各組，對被屏蔽電子的σ＝0，可以近似地認(rèn)為，外層電子對內(nèi)層電子沒有屏蔽作用。,,(b)1s軌道上的2個電子之間的σ＝ 0.30/e 其它主量子數(shù)一樣的各分層電子之間的σ＝0.35/e,,(c)被屏蔽的電子為ns或np時，則主量子數(shù)為〔n－1〕的各電子對它們的σ＝0.85/e，而小于〔n－2〕的各電子對它們的σ＝1.00/e,,(d)被屏蔽的電子為nd或nf時，同組電子屏蔽為0.35/e，位于它左邊各組電子對它的屏蔽常數(shù)σ＝1.00/e。,例,3,：,19,K,的電子排布是,1,s,2,，,2,s,2,2,p,6,,

8、 3,s,2,,3p,6,, 4,s,1,,而不是,1,s,2,，,2,s,2,2,p,6,, 3,s,2,,3p,6,, 3,d,1,？,(1,s,2,) (2,s,2,2,p,6,) (3,s,2,3,p,6,) (4,s,1,),,Z,﹡,= 19,－,(0.85×8 + 1.0 ×10) = 2.2,,E,=,－,(2.2,2,/ 4,2,) ×13.6 =,－,4.114eV,,,(1,s,2,) (2,s,2,2,p,6,) (3,s,2,3,p,6,) (3,d,1,),,Z,﹡,= 19,－,( 18 ×1) = 1,,E,=,－,(1,2,/ 3,2,)

9、 ×13.6 =,－,1.51eV,,例4：試應(yīng)用Slater計算方法求算氧原子的第一電離能,,解：,,氧離子構(gòu)造為1s2, 2s2 2p3,,,氧原子構(gòu)造為1s2, 2s2 2p4，,,氧原子的電離能 (I) O = O+ + e,,I,=,E,(O,+,) -,E,(O) =,E(2s,2,2p,3,) - E(2s,2,2p,4,),,,,,,,,,10,鉆穿效應(yīng),,在原子中，對于同一主層的電子，因s電子比p、d、f電子在離核較近處消失的概率要多，說明s電子有滲入內(nèi)部空間而靠近核的本事，這種外層電子鉆到內(nèi)層空間而靠近原子核的現(xiàn)象，稱為鉆穿作用。,,由于電子的鉆穿作用的不同而使它的

10、能量發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為鉆穿效應(yīng)。,,11,科頓原子軌道能級圖,,12,其次局部 核外電子的排布和元素周期系,,原子的電子層構(gòu)造和元素周期系,核外電子層構(gòu)造的原則,多電子原子的能級,,,,,,,,,,,,,,,,,,,13,核外電子層構(gòu)造的原則,,洪特(Hund)規(guī)章,泡利,(Pauli),不相容原理,能量最低原理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,核外電子層構(gòu)造的原則,14,能量最低原理,多電子原子在基態(tài)時，核外電子總是盡可能分布到能量最低的軌道，這稱為能量最低原理,,電子先填最外層的ns，后填次外層的(n-1)d，甚至填入倒數(shù)第三層的(n-2)f的規(guī)律叫做“能級穿插”。,,請留意：能級

11、穿插現(xiàn)象是電子隨核電荷遞增填充電子次序上的穿插,并不意味著先填能級的能量肯定比后填能級的能量低。,,15,泡利〔Pauli〕不相容原理,一個電子的四個量子數(shù)為〔3、2、0、-1/2〕,,另一個電子的四個量子數(shù)為〔3、2、0、+1/2〕,,從保里原理可獲得以下幾個重要結(jié)論：,,a)每一種運動狀態(tài)的電子只能有一個。,,b)由于每一個原子軌道包括兩種運動狀態(tài)，所以每一個原子軌道中最多只能容納兩個自旋不同的電子。,,c)由于s、p、d、f各分層中原子軌道數(shù)為1、3、5、7 所以各分層中相應(yīng)最多只能容納2、6、10、14個電子。,,d)每個電子層原子軌道的總數(shù)為n2 個，因此，各電子層中電子的最大容量為

12、2n2個。,16,洪特(Hund)規(guī)章,洪特規(guī)章——基態(tài)多電子原子中同一能級的軌道能量相等，稱為簡并軌道；基態(tài)多電子原子的電子總是首先自旋平行地、單獨地填入簡并軌道。,,17,作為洪特規(guī)章的特例，等價軌道：,,全布滿 p6、d10、f14,,半布滿 p3、d5、 f7,,全 空 p0、d0、 f0,,的構(gòu)造狀態(tài)比較穩(wěn)定,洪特(Hund)規(guī)章,例： 19號 K 1s22s22p63s23p64s1,,原子實構(gòu)造式為 [Ar]4s1,,24號 Cr [Ar]3d54s1,18,其次局部 核外電子的排布和元素周期系,,原子的電子層構(gòu)造和元素周期系,

13、核外電子層構(gòu)造的原則,多電子原子的能級,,,,,,,,,,,,,,,,,,,19,原子的電子層構(gòu)造和元素周期系,,原子的電子層構(gòu)造與族的關(guān)系,原子的電子層構(gòu)造與周期的關(guān)系,原子的電子層構(gòu)造與元素的分區(qū),原子的電子層,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,原子的電子層構(gòu)造和元素周期系,元素周期系的進(jìn)展前景,,,,,,,核外電子的排布〔原子的電子層構(gòu)造〕,,,1 H Hydrogen,氫,1s,1,,,*,,2 He Helium,氦,1s,2,,,,,3 Li Lithium,鋰,1s,2,2s,1,,,,4 Be

14、 Beryllium,鈹,1s,2,2s,2,,,,,,5 B Boron,硼,1s,2,2s,2,2p,1,,,,,**,6 C Carbon,碳,1s,2,2s,2,2p,2,,,,,,,7 N Nitrogen,氮,1s,2,2s,2,2p,3,,,,,,,8 O Oxygen,氧,1s,2,2s,2,2p,4,,,,,,,9 F Fluorine,氟,1s,2,2s,2,2p,5,,,,,,,10 Ne Neon,氖,1s,2,2s,2,2p,6,原子,,序數(shù),電子軌道圖,元素,,符號,英文名稱,中文,,名稱,電子結(jié)構(gòu)式,,11 Na

15、 Sodium,鈉,1s,2,2s,2,2p,6,3s,1,,12 Mg Magnesium,鎂,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,,13 Al Aluminium,鋁,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,1,,14 Si Silicon,硅,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,2,,15 P Phosphorus,磷,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,3,,16 Si Sulfur,硫,

16、1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,4,,17 Cl Chlorine,氯,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,5,,18 Ar Argon,氬,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,原子,,序數(shù),元素,,符號,英文名稱,中文,,名稱,電子結(jié)構(gòu)式,* [ Ar ] 原子實，表示 Ar 的電子構(gòu)造式 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 。,,原子實后面是價層電子，即在化學(xué)反響中可能發(fā)生變化的電子。,** 雖先排 4s 后排 3d ， 但電子構(gòu)造式中先寫 3d，后寫 4s,,**

17、,,21 Sc Scandium,鈧,[Ar] 3d,1,4s,2,,22 Ti Titanium,鈦,[Ar] 3d,2,4s,2,,23 V Vanadium,釩,[Ar] 3d,3,4s,2,,,,24,,Cr,Chromium,鉻,[Ar],3d,5,4s,1,,,25 Mn Manganese,錳,[Ar] 3d,5,4s,2,,26 Fe Iron,鐵,[Ar],,3d,6,4s,2,,27 Co Cobalt,鈷,[Ar],,3d,7,4s

18、,2,,28 Ni Nickel,鎳,[Ar],,3d,8,4s,2,,,*,,19 K Potassium,鉀,[Ar] 4s,1,,20 Ca Calcium,鈣,[Ar] 4s,2,,23,原子的電子層,,留意幾個例外 :,,24號Cr 3d54s1 29號Cu 3d104s1,,41號Nb 4d45s1 42號Mo 4d55s1,,43號Tc 4d55s2 44號Ru 4d75s1,,45號Rh 4d85s1 46號Pd 4d10,24,,,,1,、 元素的周期,周期

19、的劃分與能級組的劃分完全全都，每個能級組都單獨,,對應(yīng)一個周期。共有七個能級組， 所以共有七個周期。,H,He,1,第一周期：,2,種元素,,第一能級組：,2,個電子,1,個能級,1s 1,個軌道,Be,Li,B,C,N,O,F,Ne,2,其次周期： 8 種元素,,其次能級組： 8 個電子 2 個能級 2s 2p 4 個軌道,元素周期系,,,,,Mg,Na,Al,Si,P,S,Cl,Ar,3,第三周期：,8,種元素,,第三能級組：,8,個電子,2,個能級,3s 3p 4,個軌道,K

20、,Ca,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,As,Se,Br,Kr,4,Y,Zr,Nb,Mo,Tc,Rh,Pd,Ru,Ag,Cd,Sr,Rb,In,Sn,Sb,Te,I,Xe,5,第五周期：,18,種元素,,第五能級組：,18,個電子,3,個能級,5s 4d 5p 9,個軌道,第四周期：,18,種元素,,第四能級組：,18,個電子,3,個能級,4s 3d 4p 9,個軌道,第七周期：,32,種元素,,第七能級組：,32,個電子,4,個能級,7s 5f 6d 7p 16,個軌道,Ba,Cs,6s,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm

21、,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,4f,La,Hf,Ta,W,Re,Ir,Pt,Os,Au,Hg,5d,Tl,Pb,Bi,Po,At,Rn,6p,第六周期：,32,種元素,,第六能級組：,32,個電子,4,個能級,6s 4f 5d 6p 16,個軌道,Ra,Fr,7s,Th,Pa,U,Np,Pu,Am,Cm,Bk,Cf,Es,Fm,Md,No,Lr,5f,Ac,Rf,Db,Sg,Bh,Hs,Mt,Uun,Uuu,Uub,6d,,,,,,,7p,27,原子的電子層構(gòu)造與元素的分區(qū),28,,元素的區(qū)和族,,s,區(qū)元素 包括,IA,族，,IIA,族，價層電子組態(tài)為,n

22、s,1 ~ 2,,，屬于活潑金屬。,p 區(qū)元素 包括 IIIA 族，IVA 族，VA 族，VIA 族，,,VIIA 族， 0 族 〔 VIIIA族 〕，價層電子組態(tài)為 ns 2 np 1 ~ 6 ，右上方為非金屬元素，左下方為金屬元素 。,s 區(qū)和 p 區(qū)元素的族數(shù)，等于價層電子中 s 電子數(shù)與 p 電子數(shù)之和。假設(shè)和數(shù)為 8 ，則為 0 族元素，也稱為 VIII A 族。,價層電子是指排在稀有氣體原子實后面的電子，在化學(xué)反響中能發(fā)生變化的根本是價層電子。如：K [Ar]4s1,顯示,,,,,,,顯示,,,,,,,d 區(qū)元素 包括 III B 族，IV B 族，V

23、B 族，VI B 族，,,VII B 族，VIII 族 。價層電子組態(tài)一般為 ( n－1 ) d 1 ~ 8 ns 2 ，為過渡金屬。( n－1 ) d 中的電子由不布滿向布滿過渡。第 4，5，6 周期的過渡元素分別稱為第一，其次，第三過渡系列元素。,d 區(qū)元素的族數(shù)，等于價層電子中 ( n－1 ) d 的電子數(shù)與 ns 的電子數(shù)之和；假設(shè)和數(shù)大于或等于 8，則為 VIII 族元素 。,,ds,區(qū)元素價層電子組態(tài)為,( n,－,1 ) d,10,ns,1 ~ 2,,。,,有時將,d,區(qū)和,ds,區(qū)定義為過渡金屬 。,,ds,區(qū)元素的族數(shù)，等于價層電子中,ns,的電子數(shù) 。,f

24、區(qū)元素價層電子組態(tài)為 ( n－2 ) f 0 ~ 14 ( n－1 ) d 0 ~ 2 ns 2 ，包括鑭系和錒系元素，稱為內(nèi)過渡元素。 ( n－2 ) f 中的電子由不布滿向布滿過渡。有時認(rèn)為 f 區(qū)元素屬于 III B 族 。,顯示,,,,,,,顯示,,,,,,,30,原子的電子層構(gòu)造與周期的關(guān)系,各周期元素的數(shù)目＝相應(yīng)能級組中原子軌道所能容納的電子總數(shù)＝2、8、8、18、18、32,,p區(qū)從左上到右下的對角線為B、Si、As、Te、At，在此諸元素的右上方位是非金屬，左下方位金屬，對角線上及四周的元素是準(zhǔn)金屬，有些具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，周期表中約4/5的元素是金屬。,31,原子的電子

25、層構(gòu)造與族的關(guān)系,主族元素的族數(shù)〔包括ds區(qū)〕＝該元素原子的最外層電子數(shù)＝該族元素的最高化合價〔除氧、氟外〕,,副族元素的族數(shù)=最高能級組中的電子總數(shù),,或 副族數(shù)＝〔s+d〕電子數(shù)－10,,,32,副族元素的氧化態(tài),,均能呈現(xiàn)多種,33,元素周期系的進(jìn)展前景,34,第三局部 元素根本性質(zhì)的周期性,,元素的電負(fù)性,電離能,原子半徑,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電子親合勢,,,,,,,35,原子半徑,,嚴(yán)格地講，由于電子云沒有邊界，原子半徑也就無肯定數(shù)。但人總會有方法的。迄今全部的原子半徑都是在結(jié)合狀態(tài)下測定的。,◆,適用金屬元素,,◆,固體中測定兩個最鄰,,近原子,,的核間,,距一

26、半,金屬半徑,(,metallic radius,),◆,適用非金屬元素,,◆,測定單質(zhì)分子中兩個相鄰,,原子的,,核間距,,一半,共價半徑,(,covalent radius,),36,3—1,原子半徑,,A.共價半徑——同種元素的兩個原子共價單鍵連接時，核間距的一半。,,一般 單鍵半徑 > 雙鍵半徑 > 叁鍵半徑,,B.金屬半徑——嚴(yán)密積存的金屬晶體中以金屬鍵結(jié)合的同種原子核間距離的一半。,,同一原子的金屬半徑要大于共價半徑 10～15% 。,,C.范德華半徑——非鍵和原子之間只靠分子間的作用力相互接近時，兩原子的核間距的一半。,,一般范德華半徑最大〔非鍵合〕，共價半徑最小〔軌道重疊〕，金

27、屬半徑位中間〔嚴(yán)密積存〕,37,原子半徑在周期表中的變化,同周期中從左向右，在原子序數(shù)增加的過程中，有兩個因素在影響原子半徑的變化,,① 核電荷數(shù) Z 增大，對電子吸引力增大，使得原子半徑 r 有減小的趨勢。,,② 核外電子數(shù)增加，電子之間排斥力增大，使得原子半徑 r 有增大的趨勢。,,這是一對沖突， 以哪方面為主？,,以 ① 為主。即同周期中從左向右原子半徑減小。,,只有當(dāng) d5，d10，f7，f14 半布滿和全布滿時，層中電子的對稱性較高，這時 ② 占主導(dǎo)地位，原子半徑 r 增大。,38,,短周期的主族元素，以第,3,周期為例,Mg,Na,Al,Si,P,S,Cl,Ar,,r/p

28、m 154 136 118 117 110 104 99 154,,長周期的過渡元素,，,以第,4,周期的第一過渡系列為例,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Sc —— Ni，8 個元素，r 削減了 29 pm。相鄰元素之間，平均削減幅度 4 pm 許。,Na —— Cl，7 個元素，r 削減了 55 pm。相鄰元素之間，平均削減幅度 10 pm 許。,,Ar 為范德華半徑， 所以比較大。,,r/pm 144 132 122 118

29、 117 117 116 115 117 125,39,短周期,主族元素，電子填加到外層軌道，對核的正電荷中和少，有效核電荷,Z*,增加得多。所以,r,減小的幅度大。,,,長周期,過渡元素，電子填加到次外層軌道，對核的正電荷中和多，,Z*,增加得少，所以,r,減小的幅度小。,短周期主族元素原子半徑平均削減幅度 10 pm ，長周期的過渡元素平均削減幅度 4 pm 。造成這種不同的緣由是什么？,Cu，Zn 為 d10 構(gòu)造，電子斥力大， 所以 r 不但沒減小，反而有所增加。,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,,r/p

30、m 144 132 122 118 117 117 116 115 117 125,試設(shè)想超長周期的內(nèi)過渡元素，會是怎樣的狀況。,40,〔b〕鑭系收縮,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,,15,種元素，,r,共減小,11 pm,。電子填到內(nèi)層,(n,－,2) f,軌道，屏蔽系數(shù)更大，,Z*,增加的幅度更小。所以,r,減小的幅度很小。,,r/pm,161 160 158 158 158 170

31、 158,,r/pm,169 165 164 164 163 162 185 162,Eu 4f7 6s2，f 軌道半布滿，Yb 4f14 6s2，f 軌道全布滿，電子斥力的影響占主導(dǎo)地位，原子半徑變大。,將,15,鑭系種元素，原子半徑共減小,11 pm,這一事實，稱為鑭系收縮。,41,,K Ca Sc Ti V Cr,,r/pm 203 174 144 132 122 118,,Rb Sr

32、 Y Zr Nb Mo,,r/pm 216 191 162 145 134 130,,Cs Ba La Hf Ta W,,r/pm 235 198 169 144 134 130,鑭系收縮造成的影響,,,,對于鑭系元素自身的影響，使 15 種鑭系元素的半徑相像，性質(zhì)相近，分別困難。,對于鑭后元素的影響，使得其次、第三過渡系的同族元素半徑相近，性質(zhì)相近，分別困難。,,42,3-1 原子半徑在周期中的變化,,在短周期中，從左往右隨著核電

33、荷數(shù)的增加，原子核對外層電子的吸引作用也相應(yīng)地增加，使原子半徑漸漸縮小。,,在長周期中，自左向右原子半徑縮小程度不大。,43,同族中，從上到下，有兩種因素影響原子半徑的變化趨勢,,① 核電荷 Z 增加很多，對電子吸引力增大， 使 r 減??；,,② 核外電子增多，增加一個電子層，使 r 增大。,主族元素,Li 123 pm,,,Na 154 pm,,,K 203 pm,,,Rb 216 pm,,,Cs 235 pm,r,增大,在這一對沖突中， ② 起主導(dǎo)作用。同族中，從上到下，原子半徑增大。,(c),同族中元素原子半徑變化趨勢,44,副族元素,,,Ti

34、 V Cr,,,r/pm 132 122 118,,,Zr Nb Mo,,,145 134 130,,,Hf Ta W,,,144 134 130,其次過渡系列比第一過渡系列原子半徑 r 增大 12－13 pm。,第三過渡系列和其次過渡系列原子半徑 r 相近或相等。這是鑭系收縮的影響結(jié)果。,45,原子半徑在族中變化,,在同一主族中，從上到下，隨著核電荷數(shù)增加，元素原子的電子層數(shù)增多，原子半徑增大。,,副族元素的元素半徑變

35、化不明顯，特殊是第五、六周期的元素的原子半徑特別相近。這主要是由于鑭系收縮所造成的結(jié)果。,46,離子半徑,,在離子晶體中，正負(fù)離子間的吸引作用和排斥作用達(dá)平衡時，使正、負(fù)離子間保持著肯定的平衡距離，這個距離叫核間距，結(jié)晶學(xué)上常以符號d表示。,離子半徑大致有如下的變化規(guī)律：,,在周期表各主族元素中，由于自上而下電子層依次增多，所以具有一樣電荷數(shù)的同族離子的半徑依次增大。例如 Li+Mg2+>Al3+,,假設(shè)同一元素能形成幾種不

36、同電荷的正離子時，則高價離子的半徑小于低價離子的半徑。例如 rFe3+(60 pm) ＜rFe2+(75 pm),,負(fù)離子的半徑較大，正離子的半徑較小。,,周期表中處于相鄰族的左上方和右上方斜對角線上的正離子半徑近似相等。 例如 Li＋(60pm) ～ Mg2＋(65 pm)  Sc3＋(81pm)～ Zr4＋(80pm)  Na+(95pm) ～ Ca2+(99pm),離子半徑,48,3—2,電離能,,定義：從氣態(tài)的基態(tài)原子中移去一個電子所需的最低能量，用焓的轉(zhuǎn)變量來表示,,,從氣態(tài)的一價正離子中移去一個電子的焓的轉(zhuǎn)變量,,,元素的第一電離勢越小，表

37、示它越簡潔失去電子，即該元素的金屬性越強(qiáng)。,,,49,,50,電離能影響因素,原子核電荷——〔同一周期〕即電子層數(shù)一樣，核電荷數(shù)越多、半徑越小、核對外層電子引力越大、越不易失去電子，電離勢越大。,,原子半徑——〔同族元素〕原子半徑越大、原子核對外層電子的引力越小，越簡潔失去電子，電離勢越小。,,電子層構(gòu)造——穩(wěn)定的8電子構(gòu)造〔同周期末層〕電離勢最大。,51,,,3,電離能與價態(tài)之間的關(guān)系,首先要明確，失去電子形成正離子后， 有效核電荷數(shù),Z*,增加，半徑,r,減小，故核對電子引力大，再失去電子更加不易。所以對于一種元素而言有,I,1,< I,2,< I,3,< I,4,… …,結(jié)論

38、電離能逐級加大。,分析以下數(shù)據(jù)，探討電離能與價態(tài)之間的關(guān)系。,,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,,Li 520 7289 11815,,Be 900 1757 14849 21007,,B 801 2427 3660 25026,,C 1086 2353 4621 6223 37830 47277,,N 1402 2856 4

39、578 7475 9445 53266,電離能,,,kJ?mol,-1,,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,,Li 520 7289 11815,,Be 900 1757 14849 21007,,B 801 2427 3660 25026,,C 1086 2353 4621 6223 37830 47277,,N 1

40、402 2856 4578 7475 9445 53266,電離能,,,kJ?mol,-1,,Li = 14.02,倍，擴(kuò)大,14,倍。,I,2,,過大，不易生成,+ 2,價離子，所以鋰經(jīng)常以,+ 1,價態(tài)存在，形成,Li,+,,。,,Be = 1.95,倍，,= 8.45,倍。,I,3,,過大，不易生成,,+ 3,價離子，所以鈹經(jīng)常以,+ 2,價態(tài)存在，形成,Be,2+,。,,I,1,I,2,I,3,I,4,I,5,I,6,,B 801 2

41、427 3660 25026,,C 1086 2353 4621 6223 37830 47277,,N 1402 2856 4578 7475 9445 53266,電離能,,,kJ?mol,-1,,B = 1.38,倍，,= 6.83,倍。,I,4,,過大，所以,,B ( IV ),不易形成，,B ( III ),是常見價態(tài)。,,C = 1.35,倍，,,=

42、 6.08,倍。,I,5,過大，所以,,,C ( V ),不易形成，,C ( IV ),是常見價態(tài)。,,N = 1.26,倍，,= 5.67,倍。,I,6,,過大，所以,,,N ( VI ),不易形成，,N ( V ),是常見價態(tài)。,54,變化規(guī)律,,同一主族元素，從上向下，隨著原子半徑的增大，元素的第一電離勢依次減小。,,在同一周期中元素的第一電離勢從左到右總趨勢上依次增大，金屬性減弱。,55,3—3,電子親合勢,電子親合能 電子親合能(Y)是指氣態(tài)的基態(tài)原子獲得一個電子成為一價負(fù)離子所放出的能量：,,,具有最大電子親合能為Cl原子 ，鹵素的電子親合能最大 ，

43、和鹵素相鄰的氧族元素，電子親合能也較大 。金〔Au〕對具有最高的電子親合能值,56,在周期、族中的變化規(guī)律,電子親合能隨原子半徑的削減而增大。由于半徑減小，原子核對電子的引力增大。在周期中是按由左向右的方向增大，在族中是按由上向下的方向削減。,,反?，F(xiàn)象是由于其次周期的氧、氟原子半徑很小，電子云密集程度很大，電子間排斥力很強(qiáng)，以致當(dāng)原子結(jié)合一個電子形成負(fù)離子時，由于電子間的相互排斥作用致使放出的能量削減。而第三周期的硫、氯原子半徑較大，并且有空的d 軌道可以容納電子，電子間的相互作用顯著就減小，因而當(dāng)原子結(jié)合電子形成負(fù)離子時放出的能量最大。,57,3—4,元素的電負(fù)性,,L．Pauling定義

44、電負(fù)性為“在一個分子中，一個原子將電子吸引到它自身的力量”。,58,在同一周期中，從左到右電負(fù)性遞增，元素的非金屬性漸漸增加；在同一主族中，從上到下電負(fù)性遞減，元素的非金屬性減弱,,右上方氟的電負(fù)性最大，非金屬性最強(qiáng)， 左下方銫的電負(fù)性最小，金屬性最強(qiáng)。,59,1962年N.Bartlett覺察強(qiáng)氧化劑PtF6可以氧化O2、形成鹽(O2)+〔PtF6〕－，而 Xe的電離能和O2的電離能〔1. 18 M J·mol-1〕特別接近。據(jù)此，他將Xe和PtF6一起進(jìn)展反響，得到第一個稀有氣體化合物，接著還合成了XeF2和XeF4等，開拓了稀有氣體化合物的新領(lǐng)域?，F(xiàn)在，很多包含

45、Xe－F、Xe－O、Xe－N和Xe－C鍵的什合物已制得。氪的電離能比氙略高一點,60,假設(shè)將Xe和F、O比較，Xe電負(fù)性較低，可以形成氧化物和氟化物，Xe和C的電負(fù)性相近，在適宜的條件下可以形成共價鍵,61,新包含Xe—C共價鍵的化合物 [F5C6XeNCMe]+[(C6F5)2BF2]MeCN正離子的構(gòu)造,62,KrF,，［,KrF,］,＋,［,Sb,2,F,11,］,－,和,CrOF,4,·,KrF,2,等也已經(jīng)得到,,63,電負(fù)性大的元素通常是那些電子親和能大的元素(非金屬性強(qiáng)的元素),電負(fù)性小的元素通常是那些電離能小的元素(金屬性強(qiáng)的元素)。電負(fù)性與電離能和電子親和能之間確實存在某種聯(lián)

46、系, 但并不意味著可以混用!,◎電離能和電子親和能用來爭論離子化合物形成過程中的能量關(guān)系,例如熱化學(xué)循環(huán);,,◎電負(fù)性概念則用于爭論共價化合物的性質(zhì),例如對共價鍵極性的爭論。,64,原子性質(zhì)的周期性變化規(guī)律,,,,原子性質(zhì),從左到右,從上到下,原子半徑,減小,,增大，第五、六周期接近（鑭系收縮）,電離能,,增大，全滿半滿結(jié)構(gòu)稍大,減小，過渡元素略增，多處不規(guī)律,電子親和能,增大,減小，但,O,F,并非本族中最大值，這是由于半徑小，內(nèi)層電子排斥所致,電負(fù)性,,增大,,減小，,ⅢA,例外，副族不明顯,,65,性質(zhì),從左到右,,從上到下,,單質(zhì)的金屬性,減弱,增強(qiáng),元素的氧化值,主族元素及,ⅡB,～

47、,ⅦB,元素的最高氧化值＝族號數(shù),,氫氧化物的酸堿性,酸性增強(qiáng),,堿性增強(qiáng),原子性質(zhì)的周期性變化規(guī)律,66,,●其次周期元素的原子價層電子構(gòu)型為2s1,22p0—6，與其他周期同族元素相比，多數(shù)元素有特殊小的原子半徑和特殊高的電負(fù)性。局部有關(guān)數(shù)據(jù)如下：,其次周期元素的特殊性,,,元素周期表從總體上描述了元素及其化合物的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)出周期性的變化。但是，其中也有一些“反常性”。其次周期元素的特殊性就是這種不規(guī)律性的表現(xiàn)之一?，F(xiàn)概括如下：,67,,,,Li,,,Be,,,B,,,C,,,N,,,O,,,F,,,,r,a,／,pm,,,152,,,111,,,88,,,77,,,70,,

48、,66,,,64,,,X,,,0,.,98,,,1,.,57,,,2,.,04,,,2,.,55,,,3,.,04,,,3,.,44,,,3,.,98,,,,,,Na,,,Mg,,,Al,,,Si,,,P,,,S,,,Cl,,,,r,a,／,pm,,,186,,,160,,,143,,,117,,,110,,,104,,,99,,,X,,,0,.,93,,,1,.,3l,,,1,.,6l,,,1,.,90,,,2,.,19,,,2,.,58,,,3,.,16,,,,,,K,,,Ca,,,Ga,,,Ge,,,As,,,Se,,,Br,,,,r,a,／,pm,,,227,,,197,,,122,,

49、,122,,,121,,,117,,,114,,,X,,,0.82,,,1.00,,,1.81,,,2.01,,,2.18,,,2.55,,,2.96,,,,68,●由于其次周期元素原子只有4個價層原子軌道(2s，2p)，因此，這些元素形成化合物時，配位數(shù)一般不超過4。如氮只能形成NCl3，而磷可以形成PCl3和PCl5(P有可用于成鍵的d軌道)。,●,由于半徑小，,C,，,N,，,O,能形成雙鍵和叁鍵，而,Si,，,P,，,S,卻難于,(,或不能,),形成重鍵。例如，,H,2,C,＝,CH,2,，,HC,三,CH,，,N,三,N,，,,O O,，,P,4,和,S,8,中只有單鍵,…

50、…,N,，,O,，,F,的單鍵鍵能分別小于,P,，,S,，,Cl,的單鍵鍵能：,…,…,69,,,,N,—,N,,(N,2,H,4,中,),,,O,—,O(H,2,0,2,中,),,,F,—,F,,,△,B,H,m,θ,/(,kJ,·,mol,-1,),,,159,,,142,,,141,,,,,,P,—,P(P,4,中,),,,S,—,S(H,2,S,2,中,),,,Cl,—,Cl,,,△,B,H,m,θ,/(,kJ,·,mol,-1,),,,209,,,264,,,199,,,,70,●其次周期p區(qū)元素除個別化合物(如氫化物)外，其他化合物的△fHmθ ，△fGmθ 均大于第三周期同族元素

51、的相應(yīng)化合物的△fHmθ ，△fGmθ ?？梢源致缘匾浴鱢Hmθ ，△fGmθ 來比較同類化合物的穩(wěn)定性，△fHmθ ，△fGmθ越大的化合物越不穩(wěn)定。,71,●很多其次周期p區(qū)元素的化合物穩(wěn)定性比第三周期相應(yīng)化合物的穩(wěn)定性差。如大家生疏的HNO3 ，H2CO3均易分解，而H3PO4 , H2SiO3卻是穩(wěn)定的。另外，硝酸有氧化性，而磷酸則沒有；C〔Ⅳ〕化合物雖然沒有明顯的氧化性，但和硅相比，C(Ⅳ)較簡潔轉(zhuǎn)化為C(Ⅱ)。,72,END,人有了學(xué)問，就會具備各種分析力量，,,明辨是非的力量。,,所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，,,古人說“書中自有黃金屋。,,”通過閱讀科技書籍，我們能豐富學(xué)問，,,培育規(guī)律思維力量；,,通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，,,培育文學(xué)情趣；,,通過閱讀報刊，我們能增長見識，擴(kuò)大自己的學(xué)問面。,,有很多書籍還能培育我們的道德情操，,,給我們巨大的精神力氣，,,鼓舞我們前進(jìn)。,