原子的结构和性质课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,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,*,2.5 元素周期表与元素周期性质,1.,元素周期表,元素周期表是化学史上的里程碑,，1869年，Mendeleav发现。,周期数、族数、主族、副族、s,p,d,f,ds区的划分和特点（自学）,2.,原子结构参数,原子的性质用原子结构参数表示。包括：,原子半径(,r,)、有效核电荷(,Z,*)、电离能(,I,)、电子亲和能(,Y,)、电负性(,)、化合价、电子结合能,等。,原子结构参数分为两类：,一类,与气态自由原子的性质关联，如,I,、,Y,、,原子光谱线波长等，与别的原子无关，,数值单一,；,另一类,是用来表征化合物中原子性质的参数，如原子半径，因原子并没有明显的边界，原子半径在化合物中才有意义，且随化合物中原子所处环境不同而,变,。,原子半径的数值具有,统计平均,的含义，原子半径包括：,共价半径(单键、双键、三键)、离子半径、金属半径和范德华半径,等等。,3.,原子的电离能,衡量一个原子(或离子)丢失电子的难易程度，非常明显地反映出元素性质的,周期性,。,由图可明显反映出各族元素的化学性质：,(1),稀有气体的,I,1,总是处于极大值(完满电子层)，,碱金属,的,I,1,处于极小值(原子实外仅一个电子)，易形成,一价正离子,；,碱土金属,的,I,1,比碱金属稍大，,I,2,仍较小，所以易形成,二价正离子,。,(2),除过渡金属外，同一周期元素的,I,1,基本随,Z,增加而增大(半径减小)；同一族中随,Z,增加,I,1,减小；因此,周期表左下角金属性最强，右上角元素最稳定。,(3)过渡金属,的,I,1,不规则地随,Z,增加，同一周期中，最外层,ns,2,相同，核电荷加一，(,n,1),d,轨道加一电子，所加电子大部分在,ns,以内，有效核电荷增加不多，,易失去最外层的,s,电子。,I,1,和,I,2,与,Z,的关系,log,I,/eV,习题P106：13,14,6.,相对论效应对元素周期性质的影响,相对论效应：,光速的有限值与把光速看作无穷大时互相比较所产生的差异。,物质的质量随运动速度而变：,相对论的稳定效应：,重原子由于运动速度快，质量增大，轨道半径收缩而使能量降低的效应。,按Bohr模型，H原子1,s,电子：,mv,2,/r=e,2,/4,0,r,2,，,mvr=nh/2,，则，mv=nh/2,r,v=,e,2,/4,0,r,（2r/nh）,e,2,/2,0,hn,，n=1，用原子单位，v=1au=2.18710,6,m/s,只有光速的1/137，此时m为m0的1.00003倍，差别不大。,对于原子序数为Z的原子，1s电子的平均速度为,v=Z/n,=Zau，速度增大Z倍。,如,Hg原子,，Z=80，m=1.23m0，由于r=n2h2,0,/me2Z，,m增大,，,r收缩,。,由于正交性，2s，3s，4s，5s，6s等轨道也必将产生大小相当的轨道收缩和相应的能量降低效应。,第6周期元素的许多性质可用6s轨道上的电子具有特别大的相对论稳定效应来解释。v6=Z6/6。,(1),基态电子组态：,第6周期,d,区元素价层电子由第5周期的,4,d,n,5,s,1,变为,5,d,n,1,6,s,2,。,(2),6,s,2,惰性电子对效应：,Tl,(6,s,2,6,p,1,)、,Pb,(6,s,2,6,p,2,)、,Bi,(6,s,2,6,p,3,)在化合物中呈,低价态,，,Tl,比同族的,In,+,半径大，但两个6,s,电子却比,In,+,更难电离。,(3),Au和Hg的性质差异：,二者价电子结构相似：Au4f145d106s1，Hg4f145d106s2，由于,6s轨道收缩，能级显著下降，与5d轨道一起形成最外层价轨道,。因此,Au,具有,类似卤素,的性质(差一个电子即为满壳层)，如在气相中形成Au2,可生成RbAu和CsAu；,Hg,具有,类似于稀有气体,的性质，如气态汞为单原子分子，I1Z曲线上处于极大值，金属汞中原子间结合力一部分是范德华引力。与金相比：,汞的密度为13.53，金的密度为19.32；,汞的熔点为39，金的熔点高达1064；,汞的熔化热为2.30 kJ/mol，金的熔化热为12.8 kJ/mol；,汞的电导为10.4 kS/m，金的电导达426 kS/m；,汞可存在Hg22+离子，此时与Au2是等电子体。,(4)金属的熔点,由图可见，从Cs到Hg，,熔点先,稳定上,升,，到W达到最大，随,后,下,降,。这是因为：,6s轨道能量的降低，使5个5d轨道和1个6s轨道一起组成价轨道。,平均而言，每个原子的6个价轨道与周围原子形成,3个成键3个反键,轨道。,价电子数少于6时，全填在成键轨道上，随价电子数增加，能量降低增多，结合力增强，熔点稳步上升，到价电子数为6的,W,，,3个成键轨道全满，熔点最高；,多于6个价电子时，填在反键轨道上，结合力随电子数增加而减弱，熔点下降，至,Hg,，12个价电子,填满成键和反键轨道,，,熔点最低,。,。,4000,3000,2000,1000,0,m.p./K,0 2 4 6 8 10 12,族数,Cs,Ba,La,Lu,Hf,Ta,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Hg,内容总结,2.5 元素周期表与元素周期性质。元素周期表是化学史上的里程碑，1869年，Mendeleav发现。原子的性质用原子结构参数表示。衡量一个原子(或离子)丢失电子的难易程度，非常明显地反映出元素性质的周期性。碱土金属的I1比碱金属稍大，I2仍较小，所以易形成二价正离子。(2)除过渡金属外，同一周期元素的I1基本随Z增加而增大(半径减小)。相对论效应：光速的有限值与把光速看作无穷大时互相比较所产生的差异。只有光速的1/137，此时m为m0的1.00003倍，差别不大。第6周期元素的许多性质可用6s轨道上的电子具有特别大的相对论稳定效应来解释。(1)基态电子组态：第6周期d区元素价层电子由第5周期的4dn5s1变为5dn16s2。Hg具有类似于稀有气体的性质，如气态汞为单原子分子，I1Z曲线上处于极大值，金属汞中原子间结合力一部分是范德华引力。汞的密度为13.53，金的密度为19.32。m.p./K,