第五章%20原子结构和元素周期率

null无机化学无机化学 塔里木大学化学与化工系null §5-1 微观粒子运动的特殊性 §5-2 核外电子运动状态的描述 §5-3 核外电子排布和元素周期律 §5-4 元素基本性质的周期性第五章 原子结构和元素周期律null1924年，年轻的法国物理学家德布罗依受到启发， 大胆提出：“一切微观粒子都具有波粒二象性。” 他认为既然光不仅是一种波而且具有粒子性，那 么微观粒子在一定条件下，也可能呈现波的性质。 德布罗意的假设被1927年的电子衍射实验所证实。5.1.1 微观粒子的波粒二象性§5-1 微观粒子运动的特殊性爱因斯坦在1905年提出光子学说——光有波粒二象性（结束了近200年对光波动性、粒子性争论）null 具有波粒二象性的微观粒子与宏观物体不同：根据经典力学，可准确指出飞机在某一瞬间的速度和位置，但微观粒子不行！ 1927年，德国物理学家海森堡指出:对于具有波粒二象性的微观粒子，不可能同时准确测定运动微粒的速度和位置，若运动微粒的位置测的越准确，其速度测的就越不准确，反之亦然。5.1.2 海森堡不确定（测不准）原理null 总之，电子是微观粒子，有其特征：量子化、波粒二象性、不可能同时准确测定运动电子的速度和位置。因此，不能用经典力学或旧量子论解释原子结构规律，而要用近代量子力学理论——薛定谔方程描述。null普朗克量子论：物质吸收和发射能量是不连续的，而是按一个基本量或基本量的整数倍被物质吸收或放出，即能量是量子化的。这种能量的最小单位叫量子。null5.2.1 薛定谔方程 宏观物体的运动用牛顿力学来描述，微观粒子运动如何描述？ 1926年，奥地利物理学家薛丁谔从微观粒子具有波粒二象性出发，提出了著名的薛丁谔方程，用以描述微观粒子的运动状态。它是描述微观粒子运动的基本方程，是二阶偏微分方程.§5-2 核外电子运动状态的描述nullE:总能量； V:势能，表示原子核对电子的吸引能； m:电子的质量； h:普朗克常数； :波函数，x、y、z是空间坐标。解薛定谔方程不是易事，也不是 本课程的任务，我们用其结论。null解薛定谔方程，可以解出一系列波函数1、2 、3 …、i … 和一系列的E1、E2、E3…、Ei…。Ei的数值是不连续的，按一定规律呈跳跃式变化（量子化）和增加。Ei的集合叫做能级。各个代表电子在原子中的各种运动状态。通过解薛定谔方程，科学家发现核外任一电子的运动状态都可以用四个量子数来描述。null(1)物理意义：决定电子出现最大几率的区域离核的远近，主要决定电子的能量，代表了主电子层。5.2.2 用四个量子数描述电子的运动状态1、主量子数 n ：(3)n 值越大，表示电子离核越远、能量越高。(2)取值： 1, 2， 3， 4， 5， 6，7，（正整数） K，L，M，N，O，P，Q （光谱学 符号）nullnull2、角量子数 l(1)物理意义：l 决定电子空间运动的角动量，以及原子轨道或电子云的形状，代表了电子亚层;在多电子原子 中,电子能量由n、l 共同决定，对于单电子原子（氢原子和类氢原子）能量仅与n有关。(2) l 取值： 0，1，2，3，  n - 1 s，p，d，f ， (光谱学符号, 与亚层对应)l=0， 为s亚层，原子轨道形状为球形对称l =1，为p亚层，原子轨道形状为双球形，哑铃形l =2，为d亚层，原子轨道形状为四瓣梅花形l =3，为f亚层，原子轨道形状暂不研究nullP 轨道电子云null(3)对于多电子原子来说，角量子数l值越大，电子能量E越高。注意：角量子数l表示电子的亚层，主量子数n代表电子的主电子层，一个n值可以有多个l的值，如n=3表示第三电子层，l值可以有0、1、2分别表示3s 、3p、3d亚层，又称3s、3p、3d 轨道。当不指明n值时，我们若说s轨道、p轨道或d轨道，它指的可能是任一主电子层上的该轨道。null由上知：主量子数n和角量子数l共同决定了多电子原子的能量。一般规则是：①当l值相同，n不同时，n越大，轨道能量越高。如：E4S> E3S> E2S②当n值相同，l不同时，l越大，轨道能量越高。如：E2S< E2p E3S第二周期反常:ⅡA、ⅤA原子半径小，电子云密度高，所以当结合1个电子形成负 离子时，由于电子之间的斥力使放出的能量减少。nullnull2.意义: 电负性越大，分子中原子吸引电子的能力越强，越容易得到电子，元素的非金属性越强；电负性越小，分子中原子吸引电子的能力越弱，元素的金属性越强。5.4.4 电负性 x1.定义：分子中原子对成键电子的吸引能力,称为元素电负性。3.在元素周期表中的变化规律：①对主族元素来说，同一周期从左到右， 电负性 逐渐增强，因此稀有气体的电负性是同周期元素中最高的。②对主族元素来说，同一主族元素，从上到下电负性逐渐减小。nullnullx=2.0，为半金属，兼有金属性及非金属性。 4.电负性用途：x 2.0，为金属，最活泼的金属在周期表左下方Cs,Fr(x=0.7)x  2.0,为非金属，最活泼的非金属在周期表右上方F(x=4.0)①用以衡量元素的金属性和非金属性强弱。以x =2.0为分界点②电负性数据是研究化学键性质的重要参数。 电负性差值大的元素之间的化学键以离子键为主； 电负性相同或相近的非金属元素以共价键结合； 电负性相同或相近的金属元素以金属键结合。null 规律： r 减小、I1增大、 E1增大、 x增大 同周期,稀有气体的电负性最大; 稀有气体中Ne的电负性最大. r增大、 I1减小、E1减小、 x减小null 例1：关于Si和P二元素，不正确 的是： ( ) A、最外层电子的有效核电荷：P > Si B、原子半径：Si > P C、第一电子亲合能 | E1|：P > Si D、第一电离能： P > S解： 14Si （3s23p2） 15P （3s23p3） 14Si 得电子半满，故更易得电子、放出能量更多、 | E1|大。Cnull练习1：判断下列各对原子（或离子）半径大小(1)H与He(2)Ca与Sr(3)Na与Al练习2：第二周期各对元素的电离能如下，错误的是（ ）(A) LiC>N>O>F (B)F>Cl>Br>I (C)Si>P>S>Cl (D)Te>Se>S>O B