山西師范大學(xué)元素周期性

山西師范大學(xué)元素周期性第1頁(yè)/共107頁(yè)主要內(nèi)容原子結(jié)構(gòu)多電子原子的軌道能量原子結(jié)構(gòu)參數(shù)的周期性元素及其化合物性質(zhì)的周期性次級(jí)周期性和原子模型的松緊規(guī)律周期系中的相對(duì)論效應(yīng)元素周期系的發(fā)展

掌握周期反?，F(xiàn)象的幾種表現(xiàn)形式及合理解釋第2頁(yè)/共107頁(yè)一、原子結(jié)構(gòu)及元素周期性1.現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論組成：原子核（質(zhì)子和中子）、告訴運(yùn)行的電子描述：電子云、原子軌道、薛氏方程波函數(shù)3.三個(gè)量子數(shù)決定一個(gè)原子軌道四個(gè)量子數(shù)決定電子的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要求掌握：2.四個(gè)量子數(shù)：nlmms的取值、意義、表示第3頁(yè)/共107頁(yè)1.現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論1.1第4頁(yè)/共107頁(yè)第5頁(yè)/共107頁(yè)行星模型、定態(tài)假設(shè)、量子化條件、躍遷規(guī)則。Bohr理論

玻爾(BohrN)于1913年提出的氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型,其思路是基于下述4條假定：我想到了行星的軌道，電子排布就像它們一樣類(lèi)比第6頁(yè)/共107頁(yè)現(xiàn)代1.2第7頁(yè)/共107頁(yè)●電子和原子核：帶正電原子核和電子，靜電吸引。形成化學(xué)鍵時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)發(fā)生改變，原子核不變。●核的結(jié)構(gòu)：帶正電質(zhì)子和不帶電中子。質(zhì)子與中子強(qiáng)吸引作用與質(zhì)子間靜電排斥作用相對(duì)抗。Z增加，排斥作用占主導(dǎo)。穩(wěn)定存在的元素的數(shù)目有限。第8頁(yè)/共107頁(yè)P(yáng)ropertiesofsomesubatomicparticles

Dalton于1803年提出了原子論,但他接受了“不可再分”的概念.隨著電子的發(fā)現(xiàn),接著發(fā)現(xiàn)了α粒子、質(zhì)子和中子。人們將組成原子的微粒叫亞原子粒子.曾經(jīng)也叫基本粒子,

近些年越來(lái)越多的文獻(xiàn)就將其叫粒子.迄今科學(xué)上發(fā)現(xiàn)的粒子已達(dá)數(shù)百種之多,

亞原子粒子（基本粒子）

subatomicparticles(elementaryparticles)Particle

Symbol

Mass/u*

Charge/e**

Electron

Proton

Neutron

Positron

αparticle

βparticle

γphoton

e-

p

n

e+

α

β

γ

5.486×10-4

1.0073

1.0087

5.486×10-4

(Henucleus)

(e-ejectedfromnucleus)

(electromagneticradiationfromnucleus)

－1

＋1

0

＋1

＋2

－1

0

第9頁(yè)/共107頁(yè)名稱(chēng)下夸克上夸克奇夸克粲夸克底夸克頂夸克符號(hào)duscbt電荷-1/3+2/3-1/3+2/3-1/3+2/3質(zhì)量均為質(zhì)子的1/100或1/200質(zhì)子的

200倍發(fā)現(xiàn)年代197419771995Someprimaryparticles

根據(jù)1961年由蓋爾-曼（GellM-Mann）建立的新模型，質(zhì)子和中子都是由更小的粒子夸克組成的，但現(xiàn)有的理論還不能預(yù)言（當(dāng)然更不用說(shuō)從實(shí)驗(yàn)上證明）電子是可分的.夸克

Quark第10頁(yè)/共107頁(yè)1.3波的微粒性●電磁波是通過(guò)空間傳播的能量?？梢?jiàn)光只不過(guò)是電磁波的一種。

電磁波在有些情況下表現(xiàn)出連續(xù)波的性質(zhì)，另一些情況下則更像單個(gè)微粒的集合體，后一種性質(zhì)叫作波的微粒性。

第11頁(yè)/共107頁(yè)另一面誰(shuí)來(lái)翻開(kāi)？波的微粒性

導(dǎo)致了人們對(duì)波的深層次認(rèn)識(shí)，產(chǎn)生了討論波的微粒性概念為基礎(chǔ)的學(xué)科量子力學(xué)(quantummechanics）。幣錢(qián)幣的一面已被翻開(kāi)！Einstein

的光子學(xué)說(shuō)電子微粒性的實(shí)驗(yàn)Plank

的量子論第12頁(yè)/共107頁(yè)1.4微粒的波動(dòng)性德布羅依1924年說(shuō)：●德布羅依關(guān)系式—一個(gè)偉大思想的誕生h為Planck

常量著名的德布羅依關(guān)系式

“

過(guò)去，對(duì)光過(guò)分強(qiáng)調(diào)波性而忽視它的粒性；現(xiàn)在對(duì)電子是否存在另一種傾向，即過(guò)分強(qiáng)調(diào)它的粒性而忽視它的波性?！薄裎⒘２▌?dòng)性的直接證據(jù)

—光的衍射和繞射燈光源第13頁(yè)/共107頁(yè)

波爾以波的微粒性（即能量量子化概念）為基礎(chǔ)建立了氫原子模型。

薛定諤等則以微粒波動(dòng)性為基礎(chǔ)建立起原子的波動(dòng)力學(xué)模型。第14頁(yè)/共107頁(yè)2、波函數(shù)（ψ）和薛定諤方程★

求解薛定諤方程,就是求得波函數(shù)ψ和能量E

;第15頁(yè)/共107頁(yè)第16頁(yè)/共107頁(yè)第17頁(yè)/共107頁(yè)第18頁(yè)/共107頁(yè)第19頁(yè)/共107頁(yè)波函數(shù)的角度分布圖第20頁(yè)/共107頁(yè)第21頁(yè)/共107頁(yè)第22頁(yè)/共107頁(yè)第23頁(yè)/共107頁(yè)★

求解薛定諤方程,就是求得波函數(shù)ψ和能量E;波函數(shù)

=薛定諤方程的合理解=原子軌道

★

解得的ψ不是具體的數(shù)值,而是包括三個(gè)常數(shù)

(n,l,m)和三個(gè)變量(r,θ,φ)的函數(shù)式

Ψn,l,m(r,θ,φ);★有合理解的函數(shù)式叫做波函數(shù)

(Wavefunctions)。第24頁(yè)/共107頁(yè)3、波函數(shù)及四個(gè)量子數(shù)第25頁(yè)/共107頁(yè)三個(gè)量子數(shù)確定一個(gè)原子軌道例：（210-1/2）2pz

軌道有一個(gè)電子（3201/2）3dz2

（3221/2）3dx2-y2

四個(gè)量子數(shù)確定電子的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)例：（210）2pz（211）2px（21-1）2py（320）3dz2（322）3dx2-y2

（32-2）3dxy

（321）3dxz（32-1）3dyz第26頁(yè)/共107頁(yè)

四個(gè)量子數(shù)第27頁(yè)/共107頁(yè)四、多電子原子結(jié)構(gòu)與元素周期律第28頁(yè)/共107頁(yè)2.1多電子原子的軌道能量單電子體系的氫原子或類(lèi)氫離子的能量可用核電荷及主量子數(shù)直接表達(dá)出來(lái)；§2多電子原子En=–13.6(—)2(eV)Zn多電子體系的能量可以用中心力場(chǎng)方法近似的計(jì)算。第29頁(yè)/共107頁(yè)多電子體系存在：第30頁(yè)/共107頁(yè)

對(duì)一個(gè)指定的電子而言,它會(huì)受到來(lái)自?xún)?nèi)層電子和同層其他電子負(fù)電荷的排斥力,這種球殼狀負(fù)電荷像一個(gè)屏蔽罩,部分阻隔了核對(duì)該電子的吸引力第31頁(yè)/共107頁(yè)◆

軌道的鉆穿能力通常有如下順序:

ns>np>nd>nf，導(dǎo)致能級(jí)按

E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)順序分裂。

指外部電子進(jìn)入原子內(nèi)部空間，受到核的較強(qiáng)的吸引作用。（2）鉆穿效應(yīng)◆

如果能級(jí)分裂的程度很大,就可能導(dǎo)致與臨近電子層中的亞層能級(jí)發(fā)生交錯(cuò)。第32頁(yè)/共107頁(yè)(1)屏蔽常數(shù)

Slater屏蔽常數(shù)規(guī)則

將原子中的電子分組

(1s);(2s,2p);(3s,3p);(3d);(4s,4p);(4d);(4f);(5s,5p);(5d);(5f)等位于某小組電子后面的各組，對(duì)該組的屏蔽常數(shù)＝0，近似地可以理解為外層電子對(duì)內(nèi)存電子沒(méi)有屏蔽作用；同組電子間的＝0.35(1s例外，1s的＝0.30);對(duì)于ns或np上的電子，(n－1)電子層中的電子的屏蔽常數(shù)＝0.85，小于(n－1)的各層中的電子的屏蔽常數(shù)＝1.00;對(duì)于nd或nf上的電子，位于它左邊的各組電子對(duì)它們的屏蔽常數(shù)＝1.00。屏蔽常數(shù)和軌道能量的計(jì)算

關(guān)鍵是屏蔽常數(shù)和軌道能量的計(jì)算第33頁(yè)/共107頁(yè)

徐光憲改進(jìn)的Slater屏蔽常數(shù)規(guī)則主量子數(shù)大于n的各電子，其＝0；主量子數(shù)等于n的各電子,其由表1.1求。其中np指半充滿前的p電子,np指半充滿后的p電子(即第4、第5、第6個(gè)p電子)；

被屏蔽電子n≥1屏蔽電子nsnpnp’ndnfns0.300.250.230.000.00np0.350.310.290.000.00np’0.410.370.310.000.00nd1.001.001.000.350.00nf1.001.001.001.000.39表1.1n層對(duì)n層的屏蔽常數(shù)第34頁(yè)/共107頁(yè)

徐光憲改進(jìn)的Slater屏蔽常數(shù)規(guī)則主量子數(shù)等于(n－1)的各電子，其由表1.2求。主量子數(shù)等于或小于(n－2)的各電子，其＝1.00。

被屏蔽電子n≥1屏蔽電子(n－1)s(n－1)p(n－1)d(n－1)fns1.000.900.930.86np1.000.970.980.90np’1.001.001.000.94nd1.001.001.001.00*1s對(duì)2s的σ＝0.85。表1.2(n－1)層對(duì)n層的屏蔽常數(shù)第35頁(yè)/共107頁(yè)※Clementi(克里門(mén)蒂)和Rai-mondi(雷蒙弟)公式：

他們從自洽場(chǎng)波函數(shù)出發(fā)，通過(guò)計(jì)算原子序數(shù)為1~36的元素的有效核電荷，總結(jié)出計(jì)算屏蔽常數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。該公式考慮了外層電子對(duì)內(nèi)層電子的屏蔽作用，對(duì)不同狀態(tài)的電子所受的屏蔽可用以下公式計(jì)算。

σ(1s)=0.3(1s-1)+0.0072(2s+2p)+0.0158(3s+3p+4s+3d+4p)

……

錄于關(guān)魯雄主編《高等無(wú)機(jī)化學(xué)》p19

原書(shū)：ClementiE,Rai-mondiDL.JourChexnPhys38,2686(1963)第36頁(yè)/共107頁(yè)※

徐光憲有效主量子數(shù)的取值：

n:1234567n*:1233.74.04.2

徐光憲122.602.853.003.003.30※

徐光憲等改進(jìn)的Slater規(guī)則：基態(tài)電中性原子的的電子組態(tài)符合(n+0.7l）的順序，基態(tài)正離子的的電子組態(tài)符合(n+0.4l）的順序。

徐光憲

王祥云

物質(zhì)結(jié)構(gòu)

高等教育出版社,1987.p59~60）

第37頁(yè)/共107頁(yè)能級(jí)交錯(cuò)第38頁(yè)/共107頁(yè)※n+0.4l=例：Fe3d64s2

:4S4+0.4×0=43d3+0.4×2=3.8

※n+0.7l=例：Fe3d64s2

:4S4+0.7×0=43d3+0.7×

2=4.4

第39頁(yè)/共107頁(yè)第40頁(yè)/共107頁(yè)第41頁(yè)/共107頁(yè)第42頁(yè)/共107頁(yè)P(yáng)auling近似能級(jí)圖第43頁(yè)/共107頁(yè)第44頁(yè)/共107頁(yè)第45頁(yè)/共107頁(yè)1.基態(tài)電子分布式：書(shū)寫(xiě)可分三步完成：（1）寫(xiě)出原子軌道的填充順序；（2）按照電子排布三原則在每個(gè)軌道上填充電子；（3）將每個(gè)電子層的各原子軌道按s、p、d、f順序整理，得原子的電子分布式。第46頁(yè)/共107頁(yè)TheGroundstateElectronConfigurationoftheElements第47頁(yè)/共107頁(yè)注意：Slater組的劃分指定電子核心：元素原子核外電子排布，即電子構(gòu)型第48頁(yè)/共107頁(yè)◆

記住一些重要的例外,它們與亞層半滿狀態(tài)和亞層全滿狀態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定性有關(guān)?！?/p>

根據(jù)鮑林圖中給出的能級(jí)順序，運(yùn)用建造原理寫(xiě)出基態(tài)原子的電子組態(tài)?；鶓B(tài)原子的電子組態(tài)：小結(jié)基態(tài)原子的電子組態(tài)：小結(jié)第四周期：CrCu第五周期：NbMoRuRhPdAg第六周期：LaCeGdPtAu第七周期：AcThPaUNpCm第49頁(yè)/共107頁(yè)目前共有多少種元素？2600多種核素：穩(wěn)定性核素僅有280多種，屬于81種元素放射性核素2300多種原子

能級(jí)排列序列

光譜實(shí)驗(yàn)序列

Cr

Mo

Cu

Ag

Au

[Ar]3d

44s

2

[Kr]4d

45s

2

[Ar]3d

94s

2

[Kr]4d

95s

2

[Xe]4f

145d

96s

2

[Ar]3d

54s

1

[Kr]4d

55s

1

[Ar]3d

104s

1

[Kr]4d

105s

1

[Xe]4f14

5d106s

1

※Pd原子特殊基態(tài)構(gòu)型：[Kr]4d105s0第50頁(yè)/共107頁(yè)110號(hào)元素Ds

德國(guó)達(dá)姆施塔特重離子研究所（GesellschaftfürSchwerionenforschung,GSI）于1994年12月8日，在線性加速器內(nèi)利用鎳-64轟擊鉍-209而合成的。日前透露，國(guó)際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)已接受其提議，以達(dá)姆斯塔特這一地名來(lái)命名最早由該所科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的第110號(hào)化學(xué)元素，稱(chēng)其為Darmstadtium，縮寫(xiě)為“Ds”，新元素名將于2003年8月起開(kāi)始生效。中文名為“da”，字典中無(wú)此字，是“金”部加“達(dá)”字。

第51頁(yè)/共107頁(yè)111元素Rg簡(jiǎn)介錀是一種人工合成的放射性元素，它的化學(xué)符號(hào)是Rg。2006年11月17日被命名為Roentgenium(Rg)，這個(gè)名稱(chēng)是為了紀(jì)念1895年發(fā)現(xiàn)X射線的科學(xué)家倫琴。第52頁(yè)/共107頁(yè)112號(hào)元素“Cn”

德國(guó)重離子研究中心于2010年2月19日宣布，經(jīng)國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)確認(rèn),由該中心人工合成的第112號(hào)化學(xué)元素從即日起獲正式名稱(chēng)“Copernicium”,相應(yīng)的元素符號(hào)為“Cn”。為紀(jì)念著名天文學(xué)家哥白尼（Nicolaus

Copernicus），德國(guó)重離子研究中心于2009年7月向國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)提出了上述命名建議，但當(dāng)時(shí)該中心建議新元素的元素符號(hào)為“Cp”。由于“Cp”已有其他科學(xué)含義，為避免歧義，國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)經(jīng)與發(fā)現(xiàn)第112號(hào)化學(xué)元素的研究小組協(xié)商，最終將新元素的元素符號(hào)定為“Cn”。該聯(lián)合會(huì)選擇2月19日為新元素正式冠名是因?yàn)檫@一天是哥白尼（1473年－1543年）的生日。

第53頁(yè)/共107頁(yè)114號(hào)元素和116號(hào)元素現(xiàn)已正式獲得官方認(rèn)可，成為元素周期表這個(gè)龐大家族中最具重量級(jí)的一員。這兩種新元素的原子放射性極強(qiáng)，穩(wěn)定存在的時(shí)間均不到1秒，此后便很快衰變?yōu)楦p的原子。但研究人員卻似乎從中獲得了某種啟示，他們距離制得可以穩(wěn)定存在幾十年以上的超重元素又更近了一步，構(gòu)建周期表中“穩(wěn)定島”的神話也很快就會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。第54頁(yè)/共107頁(yè)2010年4月7日，俄羅斯杜布納聯(lián)合核研究所向美國(guó)同行宣布，他們成功合成了一種擁有117個(gè)質(zhì)子的新元素，它可能就是科學(xué)界一直尋找的第117號(hào)元素（ununseptium），有望填補(bǔ)目前已被發(fā)現(xiàn)的門(mén)捷列夫元素周期表第116號(hào)和118號(hào)元素之間缺失的“一環(huán)”。

委員會(huì)還就113、115、118號(hào)元素的發(fā)現(xiàn)發(fā)表了聲明：認(rèn)為就目前已獲得的科學(xué)依據(jù)來(lái)看,還不足以授予其入駐元素周期表的入場(chǎng)券。第55頁(yè)/共107頁(yè)能級(jí)組的劃分※n+0.7l=4S4+0.7×0=43d3+0.7×

2=4.4

2.元素周期表：周期、族、區(qū)的劃分3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p33.744.44.755.45.766.16.46.7

三四五六第56頁(yè)/共107頁(yè)每個(gè)電子層最多容納的電子數(shù)主量子數(shù)n1234

電子層KLMN角量子數(shù)

l0123電子亞層spdf每個(gè)亞層中軌道數(shù)目每個(gè)亞層最多容納電子數(shù)135726101428182n2元素周期表

Theperiodictable

ofelements

每個(gè)能級(jí)組容納元素的數(shù)目28818第57頁(yè)/共107頁(yè)

共七個(gè)周期,對(duì)應(yīng)于順序圖中的七個(gè)能級(jí)組。各周期均以填充

s軌道的元素開(kāi)始,并以填充p軌道的元素告終。與你能聯(lián)系起周期順序圖之間的關(guān)系嗎?第58頁(yè)/共107頁(yè)7p第59頁(yè)/共107頁(yè)周期數(shù)=最高能級(jí)組數(shù)=該元素原子的電子層數(shù)族：按電子最后填入的亞層。族數(shù)=價(jià)電子總數(shù)

副族元素：族數(shù)=最外層電子數(shù)+次外層d電子數(shù)

{[ns+(n1)d]電子數(shù)}。

當(dāng)[ns+(n1)d]電子數(shù)為8~10時(shí)，均屬Ⅷ；當(dāng)[ns+(n1)d]電子數(shù)為11、12時(shí)，分屬于IB和IIB，鑭系和錒系元素：均屬于ⅢB族。主族元素：族數(shù)=最外層電子數(shù)[(ns+np)電子數(shù)]。第60頁(yè)/共107頁(yè)第61頁(yè)/共107頁(yè)族與列第62頁(yè)/共107頁(yè)第63頁(yè)/共107頁(yè)

目標(biāo)要求：原子序數(shù)電子分布式周期、族、區(qū)第64頁(yè)/共107頁(yè)§3.原子結(jié)構(gòu)參數(shù)的周期性第65頁(yè)/共107頁(yè)3.1原子半徑

嚴(yán)格地講，由于電子云沒(méi)有邊界，原子半徑也就無(wú)一定數(shù).但人總會(huì)有辦法的.迄今所有的原子半徑都是在結(jié)合狀態(tài)下測(cè)定的.

3Vanderwaalsradius第66頁(yè)/共107頁(yè)※共價(jià)半徑:同種元素的原子以共價(jià)鍵結(jié)合成分子或晶體時(shí),鍵連原子間距離的一半即為共價(jià)半徑.根據(jù)兩原子間鍵級(jí)的不同,又分為共價(jià)單鍵、雙鍵、三鍵半徑。注意例：金剛石中C-C核間距為154pm,

故C的共價(jià)半徑為77pm；乙炔分子中C≡C鍵長(zhǎng)為122pm，所以C的共價(jià)半徑為61pm。第67頁(yè)/共107頁(yè)※對(duì)于異核化學(xué)鍵，共價(jià)半鍵長(zhǎng)為兩原子的半徑之和，但計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值與常不一致。Pauling提出了一個(gè)較為廣泛適用的校正公式：

rAB=rA－

RB－c|XA－XA|(pm)第68頁(yè)/共107頁(yè)Atomicradii(inpm)Li157Be112Mg160Na191Ca197K235Rb250Sr215Ba224Cs272Sc164Mo140Cr129Mn137Tc135Re137Os135Ru134Fe126Co125Rh134Ir136Pt139Pd137Ni125Cu128Ag144Au144Hg155Cd152Zn137Ti147V135Nb147Y182Hf159Ta147W141Lu172Zr160B88C77N74O66F64Al143Si118P110S104Cl99Ge122Ga153Tl171In167Br114As121Se104Sn158Sb141Te137I133Bi182Pb175Source:WellsAF,StructuralInorganicChemistry,5thedn.ClarendonPress,Oxford(1984).第69頁(yè)/共107頁(yè)同周期原子半徑的變化趨勢(shì)

(一)總趨勢(shì)：隨著原子序數(shù)的增大,原子半徑自左至右總趨勢(shì)減小.解釋:

電子層數(shù)不變的情況下,有效核電荷的增大導(dǎo)致核對(duì)外層電子的引力增大.例外：結(jié)構(gòu)特殊，半徑變化反常第70頁(yè)/共107頁(yè)同周期原子半徑的變化趨勢(shì)

(二)※相鄰元素的減小幅度：

主族元素>過(guò)渡元素>內(nèi)過(guò)渡元素※第一過(guò)渡系10種元素平均減小:

[r(Sc)-r(Zn)]/9=[164pm?137pm]/9=3.0pm※第三周期前7種元素平均減小:

[r(Na)-r(Cl)]/6=[191pm?99pm]/6=15.3pm※鑭系15種元素平均減小:[r(La)-r(Lu)]/14=[188pm-173pm]/14=1.1pm第71頁(yè)/共107頁(yè)

※過(guò)渡元素:電子逐個(gè)填加在次外層,增加的次外層電子對(duì)原來(lái)最外層上電子的屏蔽較強(qiáng),有效核電荷增加較小.※內(nèi)過(guò)渡元素:電子逐個(gè)填加在外數(shù)第三層,增加的電子對(duì)原來(lái)最外層上電子的屏蔽很強(qiáng),有效核電荷增加甚小.解釋第72頁(yè)/共107頁(yè)同周期原子半徑的變化趨勢(shì)(三)◆

內(nèi)部效應(yīng):鑭系中相鄰元素的半徑十分接近,用普通的化學(xué)方法將很難分離.◆

外部效應(yīng):使第5、6兩周期的同族過(guò)渡元素（如Zr-Hf,Nb-Ta等）性質(zhì)極為相似，往往導(dǎo)致在自然界共生，而且相互分離不易.內(nèi)過(guò)渡元素有鑭系收縮效應(yīng)(Effectsofthelanthanidecontraction)第73頁(yè)/共107頁(yè)◆

同族元素原子半徑的變化趨勢(shì)同族元素原子半徑自上而下增大.第74頁(yè)/共107頁(yè)◆主族元素:電子逐個(gè)填加在最外層,對(duì)原來(lái)最外層上的電子的屏蔽參數(shù)(σ)小,有效核電荷(Z*)迅速增大.例如,由Na(Z=11)至Cl(Z=17),核電荷增加6,最外層3s電子感受到的有效核電荷則增加4.56(由2.51增加至7.07,參見(jiàn)表1.6).

電子層依次增加,有效核電荷的影響退居次要地位解釋第75頁(yè)/共107頁(yè)同族元素原子半徑的變化趨勢(shì)◆同族元素原子半徑自上而下增大.但特殊的是：?

rM(pm)

Ti

147

Zr160Hf159?

rM

rc(pm)

Al

143130

Ga140120In190158第76頁(yè)/共107頁(yè)原因：鑭系收縮、鈧系收縮?！舻?周期過(guò)渡元素(如Hf,Ta)的原子半徑與第5周期同族素(如Zr,Nb)相比幾乎沒(méi)有增大,這是鑭系收縮的重要效應(yīng)之一.第77頁(yè)/共107頁(yè)離子半徑:注意：※一般以６配位為基礎(chǔ)※

Goldschmidt從NaCl型晶體推出；

L.Pauling的半經(jīng)驗(yàn)法求得；廣泛使用Shannon歸納了上千個(gè)數(shù)據(jù)，并O2-半徑為140pm，F(xiàn)-半徑為133pm為出發(fā)點(diǎn)，提出的有效離子半徑。注意※軌道半徑：量子化學(xué)計(jì)算得到第78頁(yè)/共107頁(yè)3.2電離能

電離能的定義第79頁(yè)/共107頁(yè)第80頁(yè)/共107頁(yè)第81頁(yè)/共107頁(yè)電離能（電離能的計(jì)算、電離能變化的周期性、電離能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系,半滿副層穩(wěn)定的原因是由于自旋交換能的影響。）原子的有效核電荷原子半徑原子的電子構(gòu)型：影響因素：第82頁(yè)/共107頁(yè)第83頁(yè)/共107頁(yè)同族總趨勢(shì)：

自上至下減小,與原子半徑增大的趨勢(shì)一致第84頁(yè)/共107頁(yè)同周期總趨勢(shì)：

長(zhǎng)周期過(guò)渡元素中Mn和Zn分別有3d54s2和3d104s2對(duì)稱(chēng)性高的穩(wěn)定電子構(gòu)型，不易失去電子，故電離能較前面增加較多。隨著核電荷數(shù)增大，第一電離能自左至右增大。

元素LiBe

BCNOFNe(I1/kJ·mol-1)：520900

80110861402131416812081

NaMgAlSiPSClAr4967385787871012100012511521第85頁(yè)/共107頁(yè)第86頁(yè)/共107頁(yè)電離能與電極電勢(shì)LiNaK

I1kJ/mol520.3495.8418.9/eV-3.04-2.71-2.93第87頁(yè)/共107頁(yè)3.3電子親合能（數(shù)據(jù)的增多）第88頁(yè)/共107頁(yè)電子親和能變化的形象表示第89頁(yè)/共107頁(yè)負(fù)值。Cl，不是F。注意幾點(diǎn)：第90頁(yè)/共107頁(yè)1.E(B)<E(Al);E(C)<E(Si)；E(N)<E(P)；

E(O)<E(S)；E(F)<E(Cl)您能用靜電作用力解釋下述現(xiàn)象嗎？答：造成這種現(xiàn)象的原因是第2周期元素原子半徑很小,更大程度的電子云密集導(dǎo)致電子間更強(qiáng)的排斥力.正是這種排斥力使外來(lái)的一個(gè)電子進(jìn)入原子變得困難些.Question第91頁(yè)/共107頁(yè)答：該現(xiàn)象的產(chǎn)生與兩族元素的電子構(gòu)型有關(guān)：兩族元素的電子構(gòu)型分別為[稀有氣體構(gòu)型]ns1和[稀有氣體構(gòu)型]ns2.對(duì)第1族元素而言,外來(lái)電子進(jìn)入ns軌道；但對(duì)第2族元素而言,卻只能進(jìn)入np軌道.核的正電荷對(duì)p軌道電子束縛得比較松,換個(gè)說(shuō)法,就是親和力比較小.事實(shí)上,第2族原子的核電荷被兩個(gè)s電子屏蔽得如此有效,以致獲得電子的過(guò)程甚至成為吸熱過(guò)程.2.第2族元素原子的第一電子親和能為負(fù)值，而且明顯低于同周期第1族元素.第92頁(yè)/共107頁(yè)答：與第二題相同.3.第18族元素原子的第一電子親和能為負(fù)值,而且一般比第2族元素更負(fù).第93頁(yè)/共107頁(yè)3.4電負(fù)性（Electronegtivities）

被譽(yù)為20世紀(jì)最有影響的化學(xué)家鮑林L.(Pauling)1932年提出的電負(fù)性概念至今已80年了.經(jīng)歷了完善、發(fā)展，甚至爭(zhēng)議的過(guò)程。但直到今天仍具有重要的理論意義。電負(fù)性不僅聯(lián)系了成百個(gè)化合物性質(zhì)與組成元素間的關(guān)系，,且能借以精確地計(jì)算極性共價(jià)鍵的能量。有助于人們理解原子結(jié)構(gòu)和化合物性質(zhì)之間的因果關(guān)系。并能理解鍵能的緣由，,而有利于指明化學(xué)反應(yīng)的方向以及發(fā)生的原因。因此，,以說(shuō)電負(fù)性顯而易見(jiàn)地絕不僅僅是一個(gè)“數(shù)”,而是原子結(jié)構(gòu)必然的邏輯推論,有一定內(nèi)在的重要物理意義。關(guān)于電負(fù)性的作用，R.T.桑德森(Sanderson)指出:“如果經(jīng)常應(yīng)用電負(fù)性,化學(xué)教學(xué)可以成為一門(mén)美妙的、完整的、符合邏輯且可以理解的科學(xué)，,如它本身實(shí)際的那樣?！钡?4頁(yè)/共107頁(yè)

電負(fù)性

表示原子形成正負(fù)離子的傾向或化合物中原子對(duì)成鍵電子吸引能力的相對(duì)大小(并非單獨(dú)原子的性質(zhì),受分子中所處環(huán)境的影響)。有多種不同定義方法，定量標(biāo)度也各不相同。

電負(fù)性第95頁(yè)/共107頁(yè)電負(fù)性標(biāo)度（Electronegtivities）1.3.1元素的電負(fù)性標(biāo)度

1．Pauling標(biāo)度（1932）

2．Mulliken標(biāo)度（1934）

3．Allred-Rochow