东南大学工程化学课件 1 物质的结构与性质.ppt

主要内容 基本要求 1-2-5 测不准原理 它是从周期系中各元素原子轨道图中归纳出的一般规律，不能反映每种元素原子轨道能级的相对高低，所以是近似的。 对近似能级图的几点说明 只能反映同一原子内各原子轨道能级的相对高低, 不能比较不同元素原子轨道。 只能反映同一原子外电子层中原子轨道 能级的相对高低，不能反映内电子层中 原子轨道能级的相对高低。 电子轨道上的能级与原子序数有关。 Cotton原子轨道能级图 随着原子序数的增加,各原子轨道能 量都逐渐降低,由于下降的程度不同,因而发生能级交错. 为什么多电子原子的原子轨道的能级会产生分裂和交错呢？这可用屏蔽效应和钻穿效应来解释。 (1)屏蔽效应:在多电子原子中，任一电子受到其它电子的排斥作用，可以归结于抵消一部分核电荷（Z）对该电子的吸引作用，这种效应称之为屏蔽效应。 (2)屏蔽常数:抵消核电荷的数值称为屏蔽常数，用?表示。 (3)有效核电荷:由于屏蔽效应，核对这个电子的吸引犹如核电荷数减少了?个，核电荷数由原来的Z减为（Z-?），令Z-?=Z*称为有效核电荷。 (4)有效核电荷可按下式进行计算: Z* = Z - ?? （5）钻穿效应:对于n相同、l不同的轨道，由于电子云的径向分布不同，电子穿过内层钻穿到核附近回避其它电子屏蔽的能力不同，从而使其能量不同的现象。 5-３-３ 基态原子中电子的分布 1-3-3 基态原子中电子的分布 (2)2s (4)3s (1)1s (6)4s (9)5s (16) 7s (3)2p (12) 6s (5)3p (8)4p (11) 5p (15) 6p (19) 7p (7)3d (10) 4d (14) 5d (18) 6d (13) 4f (17) 5f 应用核外电子填入轨道顺序图，根据泡利不相容原理、能量最低原理、洪德规则，可以写出元素原子的核外电子分布式。 如 19K 1s22s22p63s23p64s1 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 核外电子填入轨道的顺序 19种元素原子的外层电子分布有例外 基态原子电子分布 其中：29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 全充满 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 半充满 同样有：46Pd、 47Ag、 79Au 同样有：42Mo、 64Gd、 96Cm 当电子分布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、 d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时, 原子结构较稳定。 例外的还有： 41Nb、 44Ru、 45Rh、 57La、 58Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、 93Np。 80 48 30 ⅡB 79 47 29 ⅠB 86 85 84 83 82 81 78 77 76 75 74 73 72 71 56 55 六 54 53 52 51 50 49 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 五 36 35 34 33 32 31 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 四 18 17 16 15 14 13 Ⅷ ⅦB ⅥB ⅤB ⅣB ⅢB 12 11 三 10 9 8 7 6 5 4 3 二 2 1s2 ⅦA ⅥA ⅤA ⅣA ⅢA ⅡA 1 1s1 一 0 ⅠA ns1~2 (n-1)d1~9ns1~2 ns2np1~6 (n-1)d10ns1~2 价层——价电子所在的亚层 价层电子构型——指价层的电子分布式 基态原子的价层电子构型 5-3-4 简单基态阳离子的电子分布 基态原子外层电子填充顺序： →ns →(n-2)f →(n-1)d →np 价电子电离顺序： →np →ns →(n-1)d →(n-2)f 1-3-4 简单基态阳离子的电子分布 例 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 或 [Ar] 3d64s2 　 Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6 或 [Ar] 3d6 原子实——原子中除去最高能级组以外 的原子实体 经验规律 5-3-5元素周期系与核外电子分布的关系 112 110 109 108 107 106 105 104 88 80 48 30 ⅡB 111 79 47 29 ⅠB 103* 87 七 86 85 84 83 82 81 78 77 76 75 74 73 72 71* 56 55 六 54 53 52 51 50 49 46 45