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1、智浪教育-普惠英才化学竞赛辅导原子结构与元素周期系第一部分核外电子的运动状态1．氢原子光谱特征：①不连续光谱,即线状光谱②从长波到短波，谱线间距离越来越小2．Bohr理论----三点假设(1)核外电子运动取一定的轨道。在此轨道上运动处于稳定状态，既不吸收也不放出能量，这种状态称为定态。(2)电子运动的轨道离核越远，能量越高。当电子处在能量最低的状态时，称为基态。当原子从外界获得能量时，电子可由离核较近的轨道跃迁到离核较远的能量较高的轨道上，这种状态称为激发态。(3)当电子由高能量轨道向低能量轨道跃迁时，以光的方式发射能量，其能量大小决定于两个轨道间的能量差。波尔的原子结构模型
2、成功地解释了氢原子的光谱，但未能完全冲破经典物理的束缚。3．波粒二象性1924年，年仅32岁的法国理论物理学家DeBroglie在光的波-粒二象性的启发下，大胆假设：所有的实物的微观粒子，如电子、原子、分子等和光子一样，也具有波粒二象性。电子衍射实验，证实电子具有波动性。（如图）4．测不准原理（Δx:粒子所在位置的不确定度；Δp:粒子动量（速度）的不确定度）5．波函数和量子数（重点）1）波函数2）4个量子数①主量子数(n)：确定电子运动能量。取值1，2，3，4……n为正整数(自然数)，K，L，M，N……表示。在一个原子内，具有相同主量子数的电子几乎在同样的空间内运动，可以看作
3、是构成一“层”，称为电子层。②角量子数(l)：确定原子轨道的形状，并在多电子原子中和主量子数一起决定电子能级。第5页智浪教育-普惠英才化学竞赛辅导取值受主量子数n的限制，对于确定的主量子数n，角量子数l可以为0，1，2，3，4……(n－1)，共n个取值，可用s，p，d，f，g……表示多电子原子中，当n值相同，l值不同时，电子的能量也稍有不同，可以看作是形成了“亚层”。如：亚层的符号：1s，2s,2p，3s,3p,3d，4s,4p,4d,4f③磁量子数（m）：确定原子轨道在空间的取向。取值受角量子数l的影响，对于给定的l，磁量子数m可取：0，±1，±2，±3，……，±l。一个波
4、函数（原子轨道）的值由n,l,m三个量子数决定，记作ψn,l,m。例如：ψ2，1，0代表n=2，l=1，m=0的电子轨道④自旋量子数（ms）：反映了电子的两种不同的自旋状态。m=±1/2，通常也用箭头↑和↓表示，Eg：写出n=4中各电子的nlm量子数与轨道符号，并指出各亚层中的轨道数和最多容纳的电子数。第二部分核外电子的排布和元素周期系1多电子原子的能级排布（重点）：1s2s,2p3s,3p,4s,3d，4p,5s,4d,5p6s,4f,5d,4p7s,5f,6d,7p2屏蔽效应：核外其它电子对某一电子排斥作用而抵消了一部分核电荷，从而使有效核电荷降低，削弱核电荷对该电子的引
5、力。Z－σ=Z*，Z*——有效核电荷数σ为屏蔽常数，可用Slater经验规则算得：1）将原子中电子分成如下几组：（1s）（2s,2p）（3s,3p）（3d）（4s,4p）（4d）(4f)（5s,5p）…2）位于被屏蔽电子右边的各组，对被屏蔽电子的σ=03）1s轨道上的2个电子之间的σ=0.30，其他主量子数相同的各分层电子之间的σ=0.35，4）被屏蔽的电子为nd或nf时，则主量子数为（n-1）的各电子对他们的σ=0.85，而小于（n-1）的各电子对他们的σ=1.00第5页智浪教育-普惠英才化学竞赛辅导5)被屏蔽的电子为nd或nf时，则位于它左边各主电子对它的σ=1.00在计
6、算某原子中某电子的σ值时，可将有关屏蔽电子对该电子的σ相加而得Eg计算钪原子中一个3s电子和一个3d电子各自能量.3钻穿效应：对于n相同而l不同的轨道上的电子，由于电子云的径向分布不同，电子出现在核附近而减小其它电子的屏蔽作用的能力不同，而使其能量不同。r3pD(r)rrD(r)D(r)3d3d当n相同时，电子钻内层的能力为：ns>np>nd>nf能量：Enf>End>Enp>Ens3d4sD(r)r4核外电子排布的一般规则(1)能量最低原理：多电子原子在基态时，核外电子总是尽可能地先占据能量最低的轨道。(2)泡利不相容原理：第5页智浪教育-普惠英才化学竞赛辅导在同一原子中不
7、可能有两个电子其四个量子数完全相同。(每一种量子态的电子只能有一个，即在同一原子轨道上最多只能容纳自旋方向相反的两个电子）。各电子层中电子的最大容量是2n2个。(3)洪特规则：电子在能量简并的轨道中，尽量以相同自旋方式成单排布。简并的各轨道保持一致，则体系的能量低。5原子结构和元素周期表的关系s区元素包括IA族，IIA族，价层电子组态为ns1~2，属于活泼金属。（价层电子是指排在稀有气体原子实后面的电子，在化学反应中能发生变化的基本是价层电子。）p区元素包括IIIA族，IVA族，VA族，VIA族，VII
