无机及分析化学

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,决定能级高低的因素,主量子,n,和角量子,l,影响能级高低的原因,屏蔽效应和钻穿效应,屏蔽效应,-,多电子原子中，其余电子对指定电子的排斥导致核电荷对指定电子的吸引作用,对于同层电子间的屏蔽，当,n,相同时，,l,值越大的电子，受到其同层电子的屏蔽作用越强，即,ns,np,nd,nf,，其相应能级高低为：,E,ns,E,n,p,E,nd,E,3s,E,2s,E,1s,5.2 多电子原子结构,钻穿效应,-,外层电子能够避开其它电子的屏蔽而钻穿到内层，在离核较近的地方出现。钻穿效应强弱顺序为：,ns,np,nd,nf,钻穿效应导致电子在离核较近的区域内出现的概率增大，因而受到其它电子的屏蔽减少，受核的吸引增强，响应的能级降低。钻穿效应使各电子亚层能级的顺序为：,E,ns,E,np,E,nd,E,nf,屏蔽效应使核对电子的有效吸引减弱，将导致轨道能级升高；而钻穿效应使核对电子的有效吸引加强，将导致轨道能级降低。,电子与电子之间的作用使各自拥有了这种能量,5.2.1 多电子原子轨道能级,1.Pauling 近似能级图,能量,6s,6p,5d,4f,6p,5d,4f,6s,5s,5p,4d,4s,4p,3d,3s,3p,2s,2p,1s,6,5,4,3,2,1,能级组,5p,4d,5s,4p,3d,4s,3p,3s,2p,2s,1s,鲍林,反映能级相对能量高低,一般来说n-1d高于ns层的能量,特点,：,其一，按能级高低而不是按电子层的顺序排列。,原子轨道,1s,2s 2p,3s 3p,4s 3d 4p,5s 4d 5p,6s4f5d6p,7s5f,6d7p,能级组,一,二,三,四,五,六,七,周期,1,2,3,4,5,6,7,电子最大容量,2,8,8,18,18,32,未满,其二，原子轨道与能级组、周期、电子最大容量的关系：,l,相同，,n,不相同：,n,越大，能量越高；,n,相同，,l,不相同：,l,越大，能量越高；,（除氢原子外）,n,l,都不同：能级交错。,其四，各原子轨道的能级由,n,，,l,共同决定。,其三，对,n,，,l,相同的轨道,(,等价轨道,),，其能量相同。,E,1s,E,2s,E,3s,E,2p,E,3p,E,4p,E,3s,E,3p,E,3d,E,n,s,E,n,p,E,n,d,E,n,f,E,6s,E,4f,E,5d,E,6p,E,4s,E,3d,ns(,n,-1)d(,n,-2)f,26,Fe Ar3d,6,4s,2,Ar3d,6,4s,0,Ar3d,5,4s,0,Ar3d,4,4s,2,Ar3d,3,4s,2,Fe,2+,Fe,3+,思考1,：以下排列,s,p,s d p s f d p,是否具有周期性？,答：若按以下方式排列,s,p,s,d,p,s,f,d,p,从s始，至p终，具有周期性。,思考2,：,元素性质为何呈现周期性？,答：元素性质取决于原子的特征电子构型。由于原子的特征电子构型具有周期性，因此元素性质也具有周期性。,2.电子层结构与周期表,元素原子的,电子层结构,呈,周期性变化,，导致元素,性质周期性变化,这就是元素周期律。,周期的划分与能级组的划分完全一致，每个能级组都独自对应一个周期。共有七个能级组，所以共有七个周期。,1)元素周期律,2)元素的周期,周 期,短周期（一，二，三）,长周期（四，五，六，七）,按照各元素原子核外电子排布的顺序排列就形成了元素周期表,0,II,A,I,A,II,B,IV,B,III,B,V,B,VI,B,VII,B,VIII,I,B,VII,A,III,A,IV,A,V,A,VI,A,H氢,He,氦,Li锂,Be,铍,B,硼,C,碳,N,氮,O,氧,F,氟,Ne,氖,Na,钠,Mg,镁,Al,铝,Si,硅,P,磷,S,硫,Cl,氯,Ar,氩,K,钾,Ca,钙,Sc,钪,Ti,钛,V,钒,Cr,铬,Mn,锰,Fe,铁,Co,钴,Ni,镍,Cu,铜,Zn,锌,Ga,镓,Ge,锗,As,砷,Se,硒,Br,溴,Kr,氪,Rb,铷,Sr,锶,Y,钇,Zr,锆,Nb,铌,Mo,钼,Tc,锝,Ru,钌,Rh,铑,Pd,钯,Ag,银,Cd,镉,In,铟,Sn,锡,Sb,锑,Te,碲,I,碘,Xe,氙,Cs,铯,Ba,钡,Lu,镥,Hf,铪,Ta,钽,W,钨,Re,铼,Os,锇,Ir,铱,Pt,铂,Au,金,Hg,汞,Tl,铊,Pb,铅,Bi,铋,Po,钋,At,砹,Rn,氡,Fr,钫,Ra,镭,Lr,铹,Rf,Db,Sg,Bh,Hs,Mt,Uun,Uun,Uun,镧,系,La,镧,Ce,铈,Pr,镨,Nd,钕,Pm,钷,Sm,钐,Eu,铕,Gd,钆,Tb,铽,Dy,镝,Ho,钬,Er,铒,Tm,铥,Yb,镱,锕系,Ac,锕,Th,钍,Pa,镤,U,铀,Np,镎,Pu,钚,Am,镅,Cm,锔,Bk,锫,Cf,锎,Es,锿,Fm,镄,Md,钔,No,锘,族,周,期,1,2,3,4,5,6,7,元素周期表,p区,s区,d区,f区,周期与能级组的关系,周期,能级组,能级组内原子轨道,能级组内轨道,能容纳电子数,各周期中 元素种数,1,2,3,4,5,6,7,一,二,三,四,五,六,七,1s,2s2p,3s3p,4s3d5p,5s4d5p,6s4f5d6p,7s5f6d（未完）,2,8,8,18,18,32,未满,2,8,8,18,18,32,23(未完),3）各周期元素的数目,（3）周期和族,（Periods and Group）,a.周期,周期数电子层层数,n,能级组数,主族元素的族数最外电子层电子数(,n,s,n,p),副族元素的族数,最外电子层电子数次外层的电子数,(,n,-1)d,n,s (B,B,族的两除外),b.族,（最后一个电子进入的轨道）,按电子填充顺序,最后电子,若填入到,次外层,的(,n-1)d,或,倒数第三层(n-2)f,轨道的称为副族。,1,2,3,4,5,6,7,A,B,A,B,B,B,B,B,B,A,A,A,A,A,La*,Ac*,La*,Ac*,周期、族与原子的电子层结构,（4）区,（Blocks）,价层电子构型,电子数,族,区,n,s,1-2,n,s=1-2,A,A,s,n,s,2,n,p,1-6,n,s+,n,p=3-8,A-A,p,n,s,2,n,p,6,n,s+,n,p=8,零族,p,(,n,-1)d,10,n,s,1-2,n,s=1-2,B,B,d,(,n,-1)d,1-5,n,s,1-2,(,n,-1)d+,n,s=3-7,B-B,d,(,n,-1)d,6-8,n,s,1-2,(,n,-1)d+,n,s=8-10,d,(,n,-2)f,1-14,n,s,2,f,(main group elements),主族元素,(transition elements),过渡元素,(inner,Transition,elements),内过渡元素,区与原子结构的关系,0,1,2,3,B,B,B,4,ds区,(,n,-1)d,10,n,s,2,5,6,7,镧系,锕系,长式周期表元素分区示意图,A,A,B,B,B,B,B,A,A,A,A,A,(,n,-2)f,1-14,(,n,-1)d,0-1,n,s,2,f 区,d 区,s 区,p 区,n,s,1,-,n,s,2,(,n,-1)d,1-8,n,s,2,n,s,2,n,p,1-6,例,写出下列各原子序数的电子层构型，并指出元素所在周期表中的周期、族、元素名称及元素符号。(1)Z=18；(2)Z=24；(3)Z=29；(4)Z=80,(1)1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,，三周期，第0族，为Ar,；,(2)1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,，第四周期，第B族，为铬，Cr；,(4)1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,6,4d,10,4f,14,5s,2,5p,6,5d,10,6s,2,，第六周期，第B族，为汞，Hg。,(,3)1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,1,，第四周期，第B族，为铜，Cu,；,若元素最外层仅有一个电子，该电子的量子数为,n,=4，,l,=0，,m,=0，,m,s,=+1/2。问：(1)符合上述条件的元素可以有几个？原子序数各为多少？(2)写出相应元素原子的电子结构，并指出在周期表中所处的区域和位置。,解：(1)满足上述条件的元素有K、Cr、Cu，原子序数分别为19、24、29；,(2),19,K：1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,1,，为第四周期A族、s区元素,；,24,Cr：1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,，为第四周期B族、d区元素,；,29,Cu：1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3,d,10,4s,1,，为第四周期B族、ds区元素,例,有A、B、C三元素，C原子M层电子数比A原于M层电子数多8个，C原于N层电子数比A原子、B原子N层电子数分别多5个和6个，且B为副族元素，试判断A、B、C 各为何元素，写出其电子排布式，并指出推理过程。,解,1)由题意知：C原于N层电子数至少为6个，因此，C原于M层应是全充满，为18个电子由此可知，A原于M层有10个电子，即A原子3d亚层满足有2个电子，所以，A原子N层电子排布为4s,2,，即；A原子电于排布式为：1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,2,4s,2,，为Ti。,(2)A原子N层有2个电子，由题意知，C原子N层有7个电子，故C原子电子排布式为：1 s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,5,为Br，,(3)由(2)知，B原子N层有1个电子，又B为副族元素，所以N原子3d必有5个电子(半满结构)。可得出N 原子电子徘布式：1s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,，为Cr。,