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1、4.1. 多电子原子的轨道能级中心场近似 V = Z*：有效核电荷数 其中一个重要结论: 在多电子原子中，电子的运动状态也是由n, l, ml 和ms 四个量子数决定的，电子在由这四个量子数所决定的各运动状态上的空间分布特征完全和在单电子原子中一样。4. 多电子原子的结构与周期律原子光谱给出的锂和原子光谱给出的锂和钠的能级图（钠的能级图（P72P72 ）能级分裂: Ens np轨道 nd轨道 nf轨道 .屏蔽常数：ns E4s （Z = 15 19：P, S, Cl, Ar, K）E4d E5s 同样的轨道在不同的原子中，能量也是不一样的， 总的趋势是Z增加，E下降E = -Z*2Eh / (
2、2n*2) Z* = Z 原子轨道在能量上的这种变化特征最终决定了多电子原子的电子结构，即电子的排布4.3. 多电子原子的基态电子构型（电子排布）核外电子在各原子轨道上的分配称为原子的电子结构基态：电子处于能量最低的状态，电子排布是唯一的激发态：电子排布不是唯一的，与激发的能量有关按照核内加1个质子、核外加1个电子的方式逐个构建原子，随着原子序数的递增，每个新增加的核外电子将按如下顺序陆续填满各个原子轨道，这条经 验规则就叫构造原理。 占有这些轨道的元素 目前还没有被发现 P771s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p(1s)(2s2p)(3s3p)(4s3
3、d4p)(5s4d5p)(6s4f5d6p)(7s5f6d7p)分成7个能级组，每个能级组中原子轨道的能量相接近。4s3d4p：第四周期元素所对应的能级组7s5f6d7p：第七周期元素所对应的能级组光谱学家把 n相同的电子分为一层，如 n=1, K层，n=2, L层，n =3 M层 化学家喜欢根据能量上的某种相似性把由 n和 l决定的各亚层按如下的方式分层： 第1层：1s第2层：2s 2p 第3层：3s 3p第4层：4s 3d 4p 第5层：5s 4d 5p第6层：6s 4f 5d 6p 第7层：7s 5f 6d 7p 1. 泡里原理（泡里不相容原理） - 在原子中不存在四个量子数完全相同的二
4、个电子。也可以说：每个由三个绕核量子数决定的轨道只能接纳二个自旋相反的电子。排布规则：s: 2, p: 6, d: 10, f: 14, g: 182. 能量最低原理 - 在不违反泡里原理的前提下，电子总是先进入能量最低的轨道。Z = 2 He 1s21s12s1 (激发态)Z = 3 Li 1s22s11s12s2 (激发态)1s12s12p1 (激发态)1s3 (不允许或禁阻) 3. 洪特规则- 第一规则：在填充主量子数和角量子数相同的各个轨道时，电子总是先按自旋平行的方式单独地占有各个轨道，而后再配对。等价轨道：能量相等，轨道形状大致相同，成键能 力相等（2p， 3d， 4f） 第二规则
5、：主量子数和角量子数相同的轨道组处于半充满或全充满状态时，体系的能量低，这二种状态相对比较稳定。P79电子排布式N3 1s22s22p6 Z = 22 Ti Z = 24 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 或Ar3d54s1 电子构型的轨道图式： 填充电子时，先填4s轨道，再3d轨道！ 失去电子时，先失去4s轨道上的电子，再失去3d轨道 上的电子！Cr3+ 1s22s22p63s23p63d3 Mo Kr4d55s1Z = 26 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 电子构型的轨道图式：Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6Fe3+ 1s22s22p63s2
6、3p63d5 Z = 29 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 或Ar3d104s1 Cu+ 1s22s22p63s23p63d10 Cu2+ 1s22s22p63s23p63d9 Ag Kr4d105s1 Au Xe4f145d106s1 然而视电子在(n-1)d轨道的交换能以及(n-1)d和ns轨道的能量差的相对大小，有些原子也会采取 (n-1)d4ns1、 (n-1)d7ns1、(n-1)d8ns1、(n-1)d9ns1甚至(n-1)d10ns0 等电子构型。例如： Nb：Kr4d45s1 Ru：Kr4d75s1 Rh：Kr4d85s1 Pt：Xe4f145d96s1 P
7、d：Kr4d10 顺磁性：具有不成对电子（成单电子），不成对电子数越多，原子（或离子）的顺磁性越大。 O 1s22s22p4 (，2个不成对电子) Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 (，4个不成对电子)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 (，1个不成对电子)Cu+ 1s22s22p63s23p63d10 (X，没有不成对电子)P828个主族：1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A8个副族：1B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B 共18个族：1, 2, 3, 4, ., 17, 187个周期 第一周期：1s 2 第二周期
8、：2s 2p 8 第三周期：3s 3p 8第四周期：4s 3d 4p 18 第五周期：5s 4d 5p 18第六周期：6s 4f 5d 6p 32 第七周期：7s 5f 6d 7p 32共：118s s 区区 价层电子填充在 ns亚层的元素, 包括第1族(碱金属元素)、第2族(碱土金属元素) 元素。价电子构型：ns1-2p p 区区 价层电子填入np亚层的元素, 包括第13至18族元素。价电子构型：ns2 np1-6d d区区 价层电子陆续填充(n1)d亚层的元素，包括第3到12族元素 。 d区元素的性质在第2族和第13族元素之间逐步过渡，所以也叫过渡元素。f f区区 价层电子陆续填充(n2)
9、f亚层的元素，包括第6周期的镧系和第7周期的锕系等28个元素, 也称为内过渡元素。例1：根据电子排布规律预测：（1）第八周期有多少个元素（2）首次出现5g电子的元素的原子序数（3）Z = 114的元素在周期表的位置要求：第一到第四周期元素和所有主族元素的原子序数、元素符号、基态电子构型（电子排布式）、电子构型的轨道图式。8s 8p 8d 8f 8g9s 9p 9d 9f 9g（1）第八周期对应的能级组8s5g6f7d8p2+18+14+10+6 = 50 种元素（2）首次出现5g电子的元素的原子序数：118+2+1 = 121（3）Z = 114的元素在周期表的位置：第7周期第14族(或4A族
10、)5.1. 原子半径原子半径(r) P84(r) P84共价半径 - 同种元素两个原子以共价单键结合时两 原子核间距的一半。单质的结晶半径 - 单质晶体中相邻两个原子的核 间距的一半。van der Waals半径 - 原子间以van der Waals 力 相互作用时相邻两个原子的核间距的一半。 5. 元素基本性质的周期变化规律范德华半径 单质的结晶半径 共价半径比较不同原子的半径时，应以同一种原子半径进行比较！同一族元素的原子半径随周期数增加而增大（从上到下依次增加）。副族元素：同一族元素从上到下原子半径增加的幅度比主族元素小，特别是第五、六周期的原子半径比较接近。同一周期元素的原子半径随
11、原子序数增加而减小（从左到 右依次减小）。长周期元素：主族元素原子半径减小的幅度同短周期元素原子半径减小的幅度，过渡元素原子半径减小的幅度明显要小，内过渡元素原子半径减小的幅度更小。原子半径变化规律原子半径变化规律 H的原子半径最小，Fr的原子半径最大（不考虑放射性则为Cs）特殊性：l F B, N OMg Al, P Sns2 ns2np3d区元素的缩容效应: P86 87镧系缩容效应：P86 87电离能的大小反映了原子金属性的强弱，电离能越小，表示越容易失去电子，金属性越强。气态基态原子获得一个电子变为气态基态负离子时 所释放的能量称为电子亲和能E (g) + e- (g) = E- (g
12、) A = H例如:Cl(g) + e- (g) = Cl- (g) H = - 349 kJ/molA = 349 kJ/mol5.3. 5.3. 电子亲和能电子亲和能(A) P88(A) P88例如：S (g) + e- S-(g) H1 = -200.4 kJ/mol A1 = -H1 = 200.4 kJ/mol S- (g) + e- S2-(g) H2 = +590 kJ/molA2 = -H2 = -590 kJ/mol 周期性变化的总趋势和电离能的变化趋势一致：l 同族元素的电子亲和能随原子序数增加而减小（ 从上到下依次减小)l 同周期元素的电子亲和能随原子序数增加而增大 (从
13、左到右依次增大）电子亲和能的变化规律电子亲和能的变化规律特殊性（P8788）：l 惰性气体的亲和能为负值l 第2, 12族，np半满的元素比相邻者略小 l l 第第2 2周期的周期的 B B、C C、N N、OO、F F 等元素的电子亲和等元素的电子亲和 能都比第能都比第3 3周期的同族元素周期的同族元素AlAl、SiSi、P P、S S、Cl Cl 的的 电子亲和能小。电子亲和能小。 所有元素中所有元素中Cl Cl 的电子亲和能最大！的电子亲和能最大！5.4. 5.4. 元素的电负性元素的电负性 ( ( ) P 97) P 97晶体和分子中原子结合成键电子的能力被定义为元素的电负性。- 鲍林标度电负性越大，表示原子结合成键电子的能力越强。电负性大致的变化规律也和电离能相似： 同一族元素的电负性从上到下依次减小。同一周期元素的电负性从左到右依次增大。所有元素中 F元素的电负性最大（3.98)所有元素中 Fr 元素的电负性最小（0.70)元素的电负性是原子对成键电子的静电吸引。- 阿尔莱德罗州标度
