元素周期及特征谱线表
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原子结构和元素周期律—元素周期表(无机化学课件)
课程小结
本节重点
一、周期表的结构 周期（横行）结构： 三长、三短、一不全。 族（纵行）结构： 七主、七副、零和Ⅷ族。
二、原子结构与元素在周期表中位置的关系 a.周期序数＝电子层数 b.主族序数＝最外层电子数
无机化学
˝
元素周期表
案例导入
插入二维动画（待制作）
元素周期表是怎么来的？
目录
CONTENTS
01 元素周期表
02 元素周期表的结构及特点
01
元素周期表
一、元素周期表
定义：把电子层数相同的各元素， 按原子序数递增的顺序从左到右排 成横行；把不同行中外层电子数相 同的元素，按电子层递增的顺序由 上而下排成纵列，就可以得到一张 表格，叫元素周期表。 元素周期表是元素周期律的具体表 现形式。
02
元素周期表的结构及特点
二、元素周期表的结构及特点
二、元素周期表的结构及特点
1 周期（横行）具有相同电子层数的元素按照原子序数递增的顺 序排列的一个横行。
短周期 长周期
不完全周期
1
1
2K 2
234
5
6
7
8
9
10
L K
8 2
3 11 12
M 18
13 14 15 16 17 18 L 8
k
2
4 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
二、元素周期表的结构及特点
族的分类 包含元素
表示 个数
主族
副族
长、短周期元素 ⅠA,ⅡA等
长周期元素 ⅠB,ⅡB等
7
7
零族
Ⅷ族
稀有气体元素 8、9、10纵行
元素周期表中各元素名称及性质
—/[ *、…氢（H）[主要性质和用途熔点为℃，沸点为℃，密度为0. 089 88 g/L(10 ℃)。
无色无臭气体，不溶于水，能在空气中燃烧，与空气形成爆炸混合物。
工业上用于制造氨、环已烷、甲醇等。
发现1766年由卡文迪许（）在英国判明。
氦(He);主要性质和用途熔点为℃（加压），沸点为－℃，密度为 5 g/L（0 ℃）。
无色无臭气体。
化学性质不活泼。
用于深海潜水、气象气球和低温研究仪器。
发现1895年由拉姆塞（Sir ）在英国、克利夫等（和在瑞典各自独立分离出。
锂(Li)。
主要性质和用途熔点为℃，沸点为1 347 ℃，密度为g／cm3（20 ℃）。
软的银白色金属，跟氧气和水缓慢反应。
用于合金、润滑油、电池、玻璃、医药和核弹。
发现1817年由阿尔费德森（. Arfvedson）在瑞典发现。
铍(Be)主要性质和用途~熔点为1 278±5 ℃，沸点为2 970 ℃(加压下)，密度为g/cm3(20 ℃)。
较软的银白色金属，在空气和水中稳定，即使在红热时也不反应。
用于与铜和镍制合金，其导电性和导热性极好。
发现1798年由沃克兰（）发现硼(B)主要性质和用途*熔点为2 300 ℃,沸点为3 658 ℃，密度为g/cm3（β-菱形）(20 ℃)。
具有几种同素异形体，无定形的硼为暗色粉末，跟氧气、水、酸和碱都不起反应，跟大多数金属形成金属硼化物。
用于制硼硅酸盐玻璃、漂白和防火。
发现1808年由戴维（Sir Humphrey Davy）在英国、盖-吕萨克（）和泰纳）在法国发现。
碳(C)主要性质和用途熔点约为3 550 ℃（金刚石），沸点约为4 827 ℃（升华），密度为g/cm3(金刚石)、g/cm3(石墨)（20 ℃)。
用于首饰(金刚石)、炼钢(焦炭)、印刷(炭黑)和精制糖(活性炭)等。
;发现在自然界中以石墨（和金刚石）存在。
古代已知有木炭和烟炱。
氮(N)主要性质和用途熔点为℃，沸点为℃，密度为g/L（0 ℃)。
3 第三章 原子结构和元素周期表
三、 核外电子排布
根据三个原理和鲍林近似能级图，写出 下列元素原子的核外电子排布式。
也可写作：
21Sc：
1s22s22p63s23p63d14s2
[Ar] 3d14s2
Mn： 1s22s22p63s23p63d54s2 25
[Ar] 3d54s2
方括号部分称原子实
注意
对于等价轨道（同一电子亚层）来说，电
第 3章
原子结构和元素周期表
第一节
核外电子的运动状态
一、氢原子光谱和玻尔模型
当一束白光通过棱镜时，不同频率的光由于折射率不同， 经过棱镜投射到屏上，可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫连 续分布的带状光谱。这种光谱称为连续光谱。 各种气态原子在高温火焰、电火花或电弧作用下，气态原子也 会发光，但产生不连续的线状光谱，这种光谱称为原子光谱。 不同的原子具有自己特征的谱线位置。 1.氢原子光谱 氢原子光谱为线状光谱 ,在可见光区可观察到四条分立的 谱线，分别是H、H、H、H，并称之为巴尔麦线系。从谱 线的位置可以确定发射光的波长和频率，从而确定发射光的能 量。
在没有外加磁场情况下，同一亚层的原子轨道，
能量是相等的，叫等价（简并）轨道。
n、l、m可以确定原子轨道的能量和形状，
故常用这3个量子数作的脚标以区别不同的波函
数。例如 100 ，表示n=1、l=0、m=0的波函数。
（4）自旋量子数（ms）：表示电子自旋角动 量在外磁场方向的分量。 实验证明，电子除绕核运动外，还有绕自身 的轴旋转的运动，称自旋。 1 1 ms= 和 2。其中每一个数值表示电子的一种 2 自旋方向，即顺时针和逆时针方向。 研究表明：同一原子中，各个电子的四个量 子数不可能完全相同，即不可能有运动状态完 全相同的电子。 由此可知：每一个轨道只能容纳两个自旋方 向相反的电子。
元素周期律123
氧化性与还原性 氧化性增强，
氧化性减弱
同一周期元素：电子层数相同。从左向右，核电荷 数增多，原子半径减小，失电子的能力逐渐减弱， 得电子的能力逐渐增强。元素的金属性逐渐减弱， 非金属性逐渐增强。
同一主族元素：最外层电子数相同。自上而下，电 子层数增多，原子半径增大，失电子的能力逐渐增 强，得电子的能力逐渐减弱。元素的金属性逐渐增 强，非金属性逐渐减弱。
元素周期表中元素性质递变规律
内容 电子层数
同周期元素（左→右）同主族元素（上→下）
相同
增多
最外层电子数 原子半径
从1-8 (或1-2) 从大到小
相同 从小到大
元素主要化合价 从+1--+7或-4 ---- -1
相同
金属性
减弱
增强
非金属性
增强
减弱
得失电子能力 单质
失减弱，得增强 还原性减弱
失增强，得减弱 还原性增强，
2. 研究发现新物质 (1) 预言新元素 预测它们的结构与性质
(2) 研究新农药 非金属右上方处 (3) 寻找半导体材料、催化剂、耐高温耐腐蚀材料.
金属和非金属的交界处
过渡元素
3. 论证了量变引起质变的规律性
1. 在周期表中金属和非金属的分界线附近能找到 C
A、制农药的元素 B、制催化剂的元素 C、做半导体的元素 D、制耐高温合金材料的元素
（2）一般而言，电子层数越多，半径越大
（3）同种元素的不同粒子，电子越多，半径越大。
练习：4.比较下列几组微粒的半径大小
Li与C O与S Na与Na+ Cl-与Cl
Li > C S >O Na > Na+
Cl- > Cl
元素周期及特征谱线表
*Einsteinium*
*Curium*
*Berkelium*
*Californium*
*Fermium*
[237] [244] [243] [247] [247] [251] [252] [257] 99.69 102.3 104.9 107.7 110.5 113.3 116.2 119.2 114.7 117.7 120.8 123.9 127.1 130.4 133.7 137.2 13.95 14.28 14.62 14.96 15.31 15.66 16.02 16.38 17.74 18.28 18.83 19.39 19.97 20.56 21.17 21.79 20.77 21.4 22.04 22.69 23.37 24.06 24.76 25.47 11.89 12.12 12.38
26 Fe 铁 Iron 55.84 6.400 7.059 0.704 0.717 44 Ru 钌 Ruthenium 101.0 19.24 21.69 2.558 2.683 2.964 2.252 76 Os 锇 Osmium 190.2 62.48 71.78 8.910 10.35 12.09 7.821
Actinium Thorium
Pr [232] 89.79 92.19 103.3 106.1 12.65 12.97 15.71 16.2 18.41 18.98 11.12
231.0 94.64 108.9 13.29 16.7 19.55 11.36
28 Ni 镍 Nickel 58.70 7.472 8.265 0.849 0.866 46 Pd 钯 Palladium 106.4 21.12 23.86 2.838 2.99 3.328 2.503 78 Pt 铂 Platinum 195.0 66.25 76.13 9.441 11.07 12.94 8.267
*Curium*
*Berkelium*
*Californium*
*Fermium*
[237] [244] [243] [247] [247] [251] [252] [257] 99.69 102.3 104.9 107.7 110.5 113.3 116.2 119.2 114.7 117.7 120.8 123.9 127.1 130.4 133.7 137.2 13.95 14.28 14.62 14.96 15.31 15.66 16.02 16.38 17.74 18.28 18.83 19.39 19.97 20.56 21.17 21.79 20.77 21.4 22.04 22.69 23.37 24.06 24.76 25.47 11.89 12.12 12.38
26 Fe 铁 Iron 55.84 6.400 7.059 0.704 0.717 44 Ru 钌 Ruthenium 101.0 19.24 21.69 2.558 2.683 2.964 2.252 76 Os 锇 Osmium 190.2 62.48 71.78 8.910 10.35 12.09 7.821
Actinium Thorium
Pr [232] 89.79 92.19 103.3 106.1 12.65 12.97 15.71 16.2 18.41 18.98 11.12
231.0 94.64 108.9 13.29 16.7 19.55 11.36
28 Ni 镍 Nickel 58.70 7.472 8.265 0.849 0.866 46 Pd 钯 Palladium 106.4 21.12 23.86 2.838 2.99 3.328 2.503 78 Pt 铂 Platinum 195.0 66.25 76.13 9.441 11.07 12.94 8.267
无机化学2原子结构与元素周期律
第二章 原子结构与元素周期律
表2-4
n、l、m的关系
第二章 原子结构与元素周期律
六、多电子原子轨道的能级
用图形把原 子轨道能级 高低顺序表 示出来，就 是原子轨道 能级图。
第二章 原子结构与元素周期律
第二节 核外电子的排布
多电子原子中，电子不仅受核的吸引，而且还存在 电子间的相互排斥，这些都影响到原子核外电子的排布， 而核外电子的排布又直接决定着元素的性质。因此，核 外电子排布是多电子原子结构中的一个重要问题。 人们根据光谱实验结果，并结合对元素周期律的分 析，归纳、总结出基态原子核外电子排布的三个基本原 理。
第二章 原子结构与元素周期律
五、薛定谔方程和四个量子数
为了描述电子的运动状态，1926年薛定谔把电子运动和 光的波动理论联系起来，提出了一种波动方程，该方程 称为薛定谔方程。
为了得到电子运动状态合理的解，必须引用三个参数，主 量子数n、角量子数l和磁量子数m，它们的取值是相互制 约的。此外，还有用来描述电子自旋运动的自旋量子数ms。
第二章 原子结构与元素周期律
迄今为止，人类已发现了一百多种元素，而这些元
素形成了数以百万计的物质，组成了丰富多彩的物质世 界。要了解这些物质的性质和变化规律，就必须要认识 其结构，从原子、分子水平上研究物质结构、性质及其 变化规律之间的关系。
第二章 原子结构与元素周期律
第一节 核外电子运动状态 一、氢原子光谱和玻尔理论
第二章 原子结构与元素周期律
（一）主量子数n
主量子数表示电子离核的平均距离，n越大，电子离核平 均距离越远，n相同的电子离核平均距离比较接近，即所 谓电子处于同一电子层。
电子层能量高低顺序： K<L<M<N<O<P。
化学元素周期表
生物医学领域的应用
环保和可持续发展
人工智能与化学的结合
感谢观看
汇报人：XX
在自然界中的存在和提取方法
元素在自然界中 的分布情况
提取元素的主要 方法和技术
元素在地球科学 、生物学等领域 的应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
元素在工业、农 业、医疗等领域 的应用和价值
元素的价值和用途
元素在科学研究中的应用
元素在工业生产中的应用
元素在日常生活中的应用
元素在医疗健康领域的应用
05
周期表的发展历程 和未来展望
添加 标题
同周期元素性质递变规律：同一周期元素从左到右， 随着原子序数增加，金属性逐渐减弱，非金属性逐 渐增强。
03
周期表中元素的分 类和分组
金属元素和非金属元素的分类
金属元素：按电子排布规律填充在周期表中的元素，如钠、钾、铝等 非金属元素：不遵循电子排布规律，在周期表中占据特殊位置的元素，如氢、氧、氯等
电子层数：同周 期元素具有相同 的电子层数
周期表的特点和意义
周期性排列：按 照原子序数由小 到大，元素性质 呈周期性变化
列族分布：同一 列中的元素具有 相似的性质，称 为族
周期表的意义： 帮助预测元素性 质，指导新元素 的发现和利用
周期表的应用： 在化学、材料科 学、医学等领域 有广泛应用
02
周期表中元素的性 质
周期表的发展历程
元素分类：将元素按照性质进行 分类，如金属、非金属等
电子排布：根据元素的电子排布 规律，预测元素的性质
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
原子序数：按照元素的原子序数 进行排列，形成周期表
元素周期律：发现元素之间的周 期性规律，为周期表的建立奠定 基础
原子结构和元素周期表
2.波函数
径向部分：
角度部分：
1 r / a0 R(r ) 2 3 e a0 1 Y ( , ) 4 1 r / a0 (r , , ) e 3 4 a0
化学与化工学院
概率密度和电子云
没有物理意义，复数表达式为=a+bi ||2 代表微粒在空间某点出现的概率密度，
化学与化工学院
原子轨道的空间取向
z x s y x dxy
化学与化工学院
z x px z y dyz dxz z
y x py z x dz2 x
z x pz y x dx -y
2 2
电子自旋的发现
Stern-Gerlach 实验
电子自旋：电子自身存在的两种不同的运动状态
化学与化工学院
自旋量子数— ms
原子结构
原子序数= 核电荷数(z) = 质子数 = 核外
电子数 质量数(A) = 质子数 + 中子数 (N)
原子( X )
A z
原子核
质子 z 个
中子 N=(A-z)个 核外电子 z个
化学与化工学院
原子的古典理论
世界上任何东西都是 由原子组成的（包括 物质和灵魂）。原子 是不可分割的。
通过薛定谔方程求解而得 可以描述原子核外电子运动状态
Ψ 2 x
2
对x的二阶偏导数
对y的二阶偏导数
2Ψ y 2
2Ψ z 2
化学与化工学院
对z的二阶偏导数
求解 (1)
必须在球极坐标系中求解
(x,y,z) → (r,,) → Rn(r)Yl,m(,)
主量子数 n = 1，2，3，4，…7 角量子数 l = 0，1，2，3，…，n-1，共可取n个数值。 磁量子数 m = 0，1，2，…，l。共可取2l +1个数值。
化学元素的周期
化学元素的周期化学元素是组成物质的基本单位，它们按照一定的规律排列在元素周期表中。
这个周期表准确地展示了元素的特性及其在化学反应中的行为。
本文将探讨化学元素的周期以及在元素周期表中的组织。
1. 元素周期表的基本结构元素周期表是由化学元素按照一定规律排列而成的表格。
表格的横向行称为周期，纵向列称为族。
每一个元素都有自己的原子序数，原子序数按照从小到大的顺序排列在周期表中。
同时，元素周期表还根据元素的化学性质划分为不同的区域，如金属、非金属和过渡金属区域等。
2. 周期表中的周期性规律化学元素按照原子序数的增大顺序排列在元素周期表中，这种排列方式使得元素的特性出现周期性变化。
以下是一些周期性规律的例子：2.1 原子半径的周期性变化元素周期表中，从左到右，原子半径逐渐减小，而在同一周期中，从上到下，原子半径逐渐增大。
这是因为原子核的正电荷随着原子核的层数增加而增加，吸引外层电子的能力增加，导致原子半径减小。
而在同一周期中，由于电子壳层的增加，层数增多，从而导致原子半径增大。
2.2 电离能的周期性变化电离能是指从一个原子或离子中去掉一个电子所需要的能量。
元素周期表中，从左到右，电离能逐渐增大，而在同一周期中，从上到下，电离能逐渐减小。
这是由于原子核的正电荷增加，使得外层电子与原子核之间的吸引力增强，导致电离能增大。
而在同一周期中，由于电子层的增加，使得电子与原子核之间的距离增加，从而降低了电离能。
2.3 电负性的周期性变化电负性是一个衡量原子吸引和保留电子的能力的指标。
在元素周期表中，从左到右，电负性逐渐增加，而在同一周期中，从上到下，电负性逐渐减小。
这是因为原子核的正电荷增加，吸引和保留电子的能力增强，导致电负性增加。
而在同一周期中，由于电子层的增加，使得电子与原子核之间的距离增加，降低了电负性。
3. 元素周期表的应用元素周期表对于化学的研究和应用有着重要的意义。
它使得科学家能够更好地理解元素之间的相互作用，探索化学反应的规律。
第一章 原子结构
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1. 2.4 原子轨道的图形
py电子云角度分布图 py原子轨道角度分布图
其它两个p电子云角度分布图形状相同.
上一内容
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1. 2.4 原子轨道的图形
波函数的角度分布
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1. 2.4 原子轨道的图形
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1.2.2 量子数
角量子数就是描述电子云的不同形状. l取值: n值确定后, l = 0,1,(n-1)正整数. l值 0 1 2 3 4 5 p d f g h l值符号 s 形状 球形 哑铃形 花瓣形 当n值相同时,能量相对高低为ns < np < nd < nf . (3)磁量子数(m): l值相同的电子,具有确定的电子云形状,但可以有不 同的伸展方向. 磁量子数就是描述电子云在空间的伸展方向 .
E E 终 E始 h h
式中h为普朗克常数(6.626×10-34J· s).
上一内容
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1.1.1玻尔的氢原子模型
例如当氢原子中电子从n=3的轨道跃迁回n=2的轨 道时所发射光的波长为:
hc 6.626 1034 3.00 108 109 = 656.0nm. 19 19 E 2.42 10 ( 5.45 10 )
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1. 2.4 原子轨道的图形
将不同的代入,可求得相应的Y(pz):
(º ) 0
Y ( p z) R
30 0.866R 135
45 0.707R 150
60 0.5R 180 -R
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1. 2.4 原子轨道的图形
py电子云角度分布图 py原子轨道角度分布图
其它两个p电子云角度分布图形状相同.
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波函数的角度分布
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1.2.2 量子数
角量子数就是描述电子云的不同形状. l取值: n值确定后, l = 0,1,(n-1)正整数. l值 0 1 2 3 4 5 p d f g h l值符号 s 形状 球形 哑铃形 花瓣形 当n值相同时,能量相对高低为ns < np < nd < nf . (3)磁量子数(m): l值相同的电子,具有确定的电子云形状,但可以有不 同的伸展方向. 磁量子数就是描述电子云在空间的伸展方向 .
E E 终 E始 h h
式中h为普朗克常数(6.626×10-34J· s).
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1.1.1玻尔的氢原子模型
例如当氢原子中电子从n=3的轨道跃迁回n=2的轨 道时所发射光的波长为:
hc 6.626 1034 3.00 108 109 = 656.0nm. 19 19 E 2.42 10 ( 5.45 10 )
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1. 2.4 原子轨道的图形
将不同的代入,可求得相应的Y(pz):
(º ) 0
Y ( p z) R
30 0.866R 135
45 0.707R 150
60 0.5R 180 -R
常用元素分析方法
10
X射线荧光光谱
X射线荧光光谱法在化学分析中的应用 主要使用X射线束激发荧光辐射，第一次是在1928年由格洛克尔和施雷伯提出的。到了现在，该方法作 为非破坏性分析技术，并作为过程控制的工具，广泛应用于采掘和加工工业。原则上，最轻的元素，可分析 出铍（z=4），但由于仪器的局限性和轻元素的低X射线产量，往往难以量化，所以针对能量分散式的X射线 荧光光谱仪，可以分析从轻元素的钠（z=11）到铀，而波长分散式则为从轻元素的硼到铀。
电子探针在表面材料分析中的应用
电子探针显微分析
14
X射线能谱分析
X光电子能谱分析的基本原理：一定能量的X光照射 到样品表面，和待测物质发生作用，可以使待测物质原 子中的电子脱离原子成为自由电子。该过程可用下式表 示: hn=Ek+Eb+Er 其中: hn：X光子的能量； Ek：光电 子的能量；Eb：电子的结合能；Er：原子的反冲能量。 其中Er很小，可以忽略。
5
原子吸收光谱
应用： 原子吸收光谱法已成为实验室的常规方法，
能分析70多种元素，广泛应用于石油化工、环 境卫生、冶金矿山、材料、地质、食品、医药 等各个领域中。
如图是我们实验室光催化降解染料所测的光谱图， 主要是对污染物的降解，运用原子吸收光谱仪来测其 吸光度的降解。
6
原子发射光谱
原子发射光谱法，是指利用被激发原子 发出的辐射线形成的光谱与标准光谱比较， 识别物质中含有何种物质的分析方法。用电 弧、火花等为激发源，使气态原子或离子受 激发后发射出紫外和可见区域的辐射。某种 元素原子只能产生某些波长的谱线，根据光 谱图中是否出现某些特征谱线，可判断是否 存在某种元素。根据特征谱线的强度，可测 定某种元素的含量。一次检验可把被检物质 中的元素全部在图谱上显现出来，再与标准 图谱比较。可测量元素种类有七十多种。灵 敏度髙，选择性好，分析速度快。在司法鉴 定中，主要用于泥土、油漆、粉尘类物质及 其他物质中微量金属元素成份的定性分析。 定量分析较复杂且不准确。
X射线荧光光谱
X射线荧光光谱法在化学分析中的应用 主要使用X射线束激发荧光辐射，第一次是在1928年由格洛克尔和施雷伯提出的。到了现在，该方法作 为非破坏性分析技术，并作为过程控制的工具，广泛应用于采掘和加工工业。原则上，最轻的元素，可分析 出铍（z=4），但由于仪器的局限性和轻元素的低X射线产量，往往难以量化，所以针对能量分散式的X射线 荧光光谱仪，可以分析从轻元素的钠（z=11）到铀，而波长分散式则为从轻元素的硼到铀。
电子探针在表面材料分析中的应用
电子探针显微分析
14
X射线能谱分析
X光电子能谱分析的基本原理：一定能量的X光照射 到样品表面，和待测物质发生作用，可以使待测物质原 子中的电子脱离原子成为自由电子。该过程可用下式表 示: hn=Ek+Eb+Er 其中: hn：X光子的能量； Ek：光电 子的能量；Eb：电子的结合能；Er：原子的反冲能量。 其中Er很小，可以忽略。
5
原子吸收光谱
应用： 原子吸收光谱法已成为实验室的常规方法，
能分析70多种元素，广泛应用于石油化工、环 境卫生、冶金矿山、材料、地质、食品、医药 等各个领域中。
如图是我们实验室光催化降解染料所测的光谱图， 主要是对污染物的降解，运用原子吸收光谱仪来测其 吸光度的降解。
6
原子发射光谱
原子发射光谱法，是指利用被激发原子 发出的辐射线形成的光谱与标准光谱比较， 识别物质中含有何种物质的分析方法。用电 弧、火花等为激发源，使气态原子或离子受 激发后发射出紫外和可见区域的辐射。某种 元素原子只能产生某些波长的谱线，根据光 谱图中是否出现某些特征谱线，可判断是否 存在某种元素。根据特征谱线的强度，可测 定某种元素的含量。一次检验可把被检物质 中的元素全部在图谱上显现出来，再与标准 图谱比较。可测量元素种类有七十多种。灵 敏度髙，选择性好，分析速度快。在司法鉴 定中，主要用于泥土、油漆、粉尘类物质及 其他物质中微量金属元素成份的定性分析。 定量分析较复杂且不准确。
原子结构和元素周期表
s-1, s-1,
7.3610-10 m 7.3610- 9 m
宏观物体子弹：m = 1.0 ×10-2 kg, ν = 1.0 × 103 m ∙ s-1,
λ = 6.6 × 10-35 m 由于宏观物体的波长极短以致无法测量，所以宏观物 体的波长就难以察觉，主要表现为粒性，服从经典力学 的运动规律。只有像电子、原子等质量极小的微粒才具 有与X射线数量级相近的波长,才符合德布罗依公式。
的这一基态。基态是能量最低即最稳定的状态。
激发态(excited states):
指除基态以外的其余定态. 各激发态的能量随 n 值增大而增高。电子只有从外部吸收足够能量时 才能到达激发态。
★关于能量的吸收和发射
玻尔模型认为, 只有当电子从较高能态(E2)向较 低能态(E1)跃迁时, 原子才能以光子的形式放出能量, 光子能量的大小决定于跃迁所涉及的两条轨道间的
“ 过去，对光过 分强调波性而忽
h 6.626 10-34 J s
视它的粒性；现在对
h 为Planck 常量
电子是否存在另一种倾向，
即过分强调它的粒性而忽 视它的波性。”
著名的德布罗依关系式
● 微粒波动性的近代证据 —电子的波粒二象性 1927年，Davissson 和 Germer 应用 Ni 晶体进行电
Rutherford “太阳-行星模型 ”的要点：
1. 所有原子都有一个核即原子核(nucleus)； 2. 核的体积只占整个原子体积极小的一部分； 3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上； 4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动。
什么是 经典物理学概念面临的窘境 ？
在对粒子散射实验结果的解释上, 新模型的成功是显 而易见的, 至少要点中的前三点是如此。
镧系元素和锕系元素
镧系配合物的特点
特征配位原子：O 成键能力：O>N>S
Ln3+硬酸
例：水合硝酸镧
La(NO3)3·6H2O 配位数：11
[La(H2O)5(NO3)3]H2O
(3个NO3-双齿配位，5个H2O单齿配位)
水分子配位的水合焓较大： -3278～-3722 kJ·mol-1（计算值）
→非水溶剂或无溶剂条件下 才能得只含N、S配位原子配体的配合物
“中东有石油，中国有稀土”——稀土是公认的战略元素
§ 9-1 镧系元素
二. 稀土金属
1. 稀土金属元素的性质
物理性质：
银白色、柔软金属，具延展性，导电性好 m.p. ：La→Lu↑（Eu、Yb除外）
化学性质：Eo(Ln3+/Ln) 约–2.4 V
活泼性仅次于碱金属、碱土金属
室温在空气中：4Ln + 3O2 → 2Ln2O3 重稀土生成致密氧化膜
§ 9-1 镧系元素 三. 镧系元素的重要化合物
Ln2O3
Ln、Ln(OH)3、Ln2(CO3)3、Ln2(C2O4)3 + O2 灼烧
氢气氛中加热得Ce2O3、Pr2O3、Tb2O3 Ln2O3：高m.p.，不溶于水，溶于无机酸
Ln2O3
Ln(OH)3
不溶于水 （Ln3+易水解）
盐 LnX3
大多数溶于水，硫酸盐、草酸盐难溶
……
重要的β–二酮： 二苯甲酰甲烷DBM 噻吩甲酰三氟丙酮TTA
O SC
R = R ́ = C6H5 R = 2-噻吩基 R ́ = CF3
§ 9-1 镧系元素
四. 镧系元素的光谱性质
2. 镧系元素的电子结构
镧系收缩——镧系元素随f电子数增加，原子半径和 离子半径总体上逐渐减小的现象
2023届高考人教版化学复习课件原子结构 元素周期表专题
。
2+的中子数为
(3)56
Fe
26
,核外电子数为
。
(4)上述 9 种微粒中有
种核素,含有
种元素。
。
答案 (1)核素 同位素
16
16
(2) 8 O2 和 8 O3
(3)30 24 (4)7 5
关键能力 考向突破
考向1
核素、同位素等易混概念辨析
【典例1】 (2020浙江7月选考,7)下列说法正确的是(
原子光谱
(1)原子的状态:
①基态原子:处于 最低能量
状态的原子。
②激发态原子:基态原子吸收能量后,它的电子会跃迁到 较高能级
,
变为激发态原子。
(2)原子光谱:不同元素原子的电子发生跃迁时会 吸收
或 释放
不同
的光,可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光
谱。在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分
)
①质子数相同的粒子一定是同种元素
②同位素的性质几乎完全相同
③质子数相同,电子数也相同的两种粒子,不可能是一种分子和一种离子
④电子数相同的粒子不一定是同一种元素
⑤一种元素只能有一种质量数
⑥某种元素的相对原子质量取整数,就是质量数
A.②③④⑥
B.①②④⑤
C.①②⑤⑥
D.③④⑤⑥
答案 C
解析 粒子包括原子、分子、离子等。H2O与Ne的电子数、质子数均相
(3)有关元素的相对原子质量与核素质量数的注意事项。
①原子的相对原子质量≠原子的质量数。
②只有具体的原子才有质量数,元素没有质量数。
③某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量。
核外电子排布与元素周期表
各族元素原子的价电子排布
族
第一主族 第二主族 第三副族 第四副族 第五副族 第六副族 第七副族 第八族
价电子 排布
价电子数
族
第一副族 第二副族 第三主族 第四主族 第五主族 第六主族 第七主族
零族
价电子排 布
价电子数
二、核外电子排布与族的划分
1）外围电子结构一般相同 2）元素所在族的判断：
①主族元素：主族序数=外围电子数=最外层电子数
的半径.
原子半径的几种形式(见书P17图1-2-9)
(1)共价半径. 按分子中两原子核间距离是两原子的半径
和进行测定的数据.(常用数据) (2)金属半径
由金属晶体中原子之间最短距离计算而得. (3)范得华半径
由分子晶体中原子之间最短距离计算而得. 由图可知: 一般有下列关系:
范得华半径>金属半径>共价半径
洪特规则的特例：
对于能量相同的轨道(同一电子亚层)，当电子排布 处于全满（s2、p6、d10、f14）、半满（s1、 p3、d5、f7）、全空（s0、p0、d0、f0）时比较 稳定，整个体系的能量最低。
鲍林近似能级图
1.元素周期表共有几个周期？每个周期各有多 少中元素？写出每一周期开头第一个元素和结 尾元素的最外层电子排布通式。为什么第一周 期结尾元素的电子排布跟其他周期不同？
按照电子排布，可把周期表的元素划 分为5个区：s区、d区、ds区、p区、f区 。
【想一想】 划分区的依据是什么？ s区、d
区、ds区、p区分别有几个纵列？
依据外围电子的排布特征， 看最后一个电子填充的轨道类型 。
s区元素
最后1个电子填充在 n轨s 道上， 价电子的构型是 或 ns，1 位ns于2 周 期表的 侧，包左括 和 ⅠA ⅡA族，它们都是 活泼，金容属易失去 电子形成 或 价+1离子+。2
元素光谱波长表
元素光谱波长表
元素光谱波长表是一种列出各种元素光谱波长的表格。
元素光谱波长表对化学、物理和天文学等领域的研究具有重要意义，因为它可以帮助科学家了解元素的特性、原子结构和电子排布等。
元素周期表：元素周期表是按照元素的原子序数从小到大排列的一系列表格，每行表示一个周期，每列表示一个族。
它包括了世界上已知的所有元素，是化学领域最重要的工具之一。
原子序数：原子序数是元素在元素周期表中的序号，表示元素的核电荷数。
它决定了元素的核外电子数，从而决定了元素的化学性质。
元素符号：元素符号是表示元素的简写字母或数字，例如H表示氢元素，C 表示碳元素。
原子量：原子量是元素的平均原子质量，以碳-12原子质量的1/12为基准进行比较。
原子量可以用来衡量元素的相对含量和物质的质量。
电负性：电负性是元素的一种化学性质，表示原子吸引电子的能力。
元素的电负性越大，越容易吸引电子成为负离子。
原子半径：原子半径是原子核到最外层电子的平均距离。
不同元素的原子半径不同，同一元素在不同状态下的原子半径也可能不同。
电子构型：电子构型是指元素的核外电子排布方式，包括电子层数、电子亚层和电子云的形状等。
电子构型决定了元素的化学性质和稳定性。
光谱线系：光谱线系是指元素在吸收或发射光时所呈现的一系列光谱线。
这些光谱线可以用来鉴别元素和确定其含量。
特征谱线：特征谱线是指元素在光谱中具有特定波长的谱线，这些谱线是鉴别元素和测量其含量的重要依据。
不同元素的特征谱线不同，同一元素在不同状态下的特征谱线也可能不同。
元素周期及特征谱线表
26 Fe 铁 Iron 55.84 6.400 7.059 0.704 0.717 44 Ru 钌 Ruthenium 101.0 19.24 21.69 2.558 2.683 2.964 2.252 76 Os 锇 Osmium 190.2 62.48 71.78 8.910 10.35 12.09 7.821
#表示放射性元素(#Radioactive Elemen 数字顺序依次代表 原子量、Kα 、Kβ 、 (All the Numbers are ordered one by 59 Pr 镨
Praseodymium
57 La 镧
Lanthanum
58 Ce 铈
Cerium
60 Nd 钕
Neodymium
Neputnium Plutonlum
*Americium*
162.5 164.9 167.2 45.73 47.26 48.82 52.38 54.16 55.96 6.495 6.72 6.948 7.249 7.528 7.810 8.418 8.748 9.089 5.742 5.942 6.152 Cf 99 Es 100 Fm 锿# 镄
ⅥB 24 Cr 铬 Chromium 51.99 5.411 5.947 0.571 0.581 42 Mo 钼 Molybdenum 95.94 17.44 19.63 2.293 2.395 2.623 2.015 74 W 钨 Tungsten 183.8 58.86 67.59 8.396 9.670 11.28 7.386
-Metals
碱金属 Alkali Metals
碱土金属 Alkaline earths
ransitional element
第五章原子结构与元素周期系ppt课件
1885年 巴尔默(J. J. Balmer) 上述五条谱线的波长可以用一个简单公式表示：
=B
n2 n2
4
n=3 n=4 n=5 n=6 n=7
= 656.210 nm = 486.074 nm = 434.010 nm = 410.120 nm = 397.007 nm
1890年 里德堡(J. R. Rydberg) 描画碱研讨微观粒子的运动时，不能忽略其动摇性 。 微观粒子具有波粒二象性。
粒子的德布罗依波长和半径
粒子 质量/ kg 速度/(m·s–1) 波长/ m
电 子 9×10–31
106 108
7×10–10 7×10–12
氢原子
1.6×10–
27
103 106
4×10–10 4×10–13
Bohr实际(三点假设)：
①核外电子只能在有确定半径和能量的轨 道上运动,且不辐射能量；〔量子化条件〕
②通常，电子处在离核最近的轨道上，能 量最低——基态；原子获得能量后，电子被 激发到高能量轨道上，原子处于激发态；
③从激发态回到基态释放光能，光的频率 取决于轨道间的能量差。
h E2 E1 E2 E1
5.3.2核外电子运动形状的近代描画 1.薛定谔方程
波函数 的几何图象可以用来表示微观粒 子活动的区域。
1926 年，奥地利物理学家薛定谔 〔Schodinger ) 提出用于描画核外电子运动 形状的一个动摇方程，被命名为薛定谔方程。 波函数 就是经过解薛定谔方程得到的。
薛定谔〔SchrÖdinger〕方程
〔1〕元素的最终组分称为简单原子，它们是不可分 割的微粒，在一切化学变化中均坚持其独特性质。
〔2〕同一元素的各个原子，其外形、分量等各种性 质那么各不一样。
原子结构简写
第一章原子结构与元素周期性章图在金刚石表面上用氢原子（白）和氟原子（红）的排列存储的信息是市售DVD光盘信息量的1000万倍。
连接在原子隧道扫描显微镜的探测器的碳纳米管上的有机分子（吡啶）探针正在检出存储的信息。
/~cem181h/projects/97/nanotech/nanotube.html diamond memory第1节原子结构1－1 开天辟地——原子的诞生现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸，大爆炸后约2小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。
其后，氢、氦等原子核发生熔合反应，其他元素分期分批地诞生。
然而，尽管宇宙的历史已有137亿年，氢仍然是宇宙中最丰富的元素，约占所有原子总数的88.6%，氦约为氢原子数的1/8，它们加在一起占宇宙原子总数的99%以上，其他90多种天然元素的原子的总和不足1％。
如今，所有恒星，包括太阳，仍在时时刻刻地合成已知的原子。
我们居住的地球的年龄已有46亿年了，地球上的元素绝大多数是金属，非金属（包括稀有气体）仅22种。
1－2 能层与能级我们已经知道，多电子原子的核外电子的能量是不同的。
根据电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层，并用符号K、L、M、N、O、P、Q……，表示相应的一、二、三、四、五、六、七……等能层。
例如，钠原子有11个电子，分布在3个不同的能层上，第一能层上分布2个电子，第二能层上分布8个电子，第三能层上分布1个电子。
理论研究已经证明，原子核外每一能层可容纳的如下：理论研究还证明，多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级。
正好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。
能级的符号和可能容纳的如下：2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6……在每一能层中，能级符号的顺序是n s、n p、n d、n f……(n是代表该能级所在的能层)。
任一能层的能级总是从s能级开始，而能级数等于该能层序数，如第一能层只有1个能级（1s）, 第二能层有2个能级（2s和2p）, 第三能层3个能级（3s, 3p和3d）,依次类推；以s、p、d、f、……排序的各能级可容纳的的规律十分简单——按奇数1，3，5，7……顺序的二倍！1－3 构造原理我们已初步知道了原子核外电子的排布，但对多电子原子来说，原子的核外电子排布又遵循什么规律呢？知道了原子核外电子的能层和能级可容纳的，是否就可以得出各种原子的电子排布呢？如果原子的核外电子完全按能层排布，建造完一个能层再开始建造下一个能层，从第三能层开始，最外层电子数就会超过8！这和我们以前学的“原子的最外层电子数不会超过8”相矛盾。
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碱金属 Alkali Metals
碱土金属 Alkaline earths
ransitional element
主族金属 Main group metals
类金属 Semi-metals
alogen
稀有气体 Rare gases
元素(#Radioactive Elements), *表示人造元素(*Man Made Elements) 次代表 原子量、Kα、Kβ、Lα、Lβ、Lγ、Le mbers are ordered one by one in this way,Atomic Number ElementSymbol,Atomic Weight,Kα,Kβ,Lα,Lβ,Lγ
119.2
114.7 117.7 120.8 123.9 127.1 130.4 133.7
137.2
13.95 14.28 14.62 14.96 15.31 15.66 16.02
16.38
17.74 18.28 18.83 19.39 19.97 20.56 21.17
21.79
20.77 21.4 22.04 22.69 23.37 24.06 24.76
1H
1
氢 Hydrogen
1
1.008
ⅡA
3 Li
4 Be
元素(部分)周期及特征
锂
铍
2 Lithium Beryllium
1
6.94
9.012
2
0.052
0.11
制表：雷曼科技大连有限公司 李振宇 欢迎大
11 Na
12 Mg
钠
镁
3
Sodium Magnesium
1
22.99
24.31
2
1.041
1.254
7.059 7.649 8.265 8.907 9.572 10.980 10.980 11.730
0.704 0.775 0.849 0.928 1.009 1.186 1.186
1.282
0.717 0.790 0.866 0.948 1.032 1.216 1.216
1.317
44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb
7.810
6.891 7.180 7.478 7.778 8.104 8.418 8.748
9.089
4.816 4.994 5.176 5.361 5.546 5.742 5.942
6.152
93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm
镎#
钚#
镅#
10.84
10.35 10.71 11.07 11.44 11.82 12.21 12.61
13.02
12.09 12.51 12.94 13.38 13.82 14.28 14.76
15.24
7.821 8.040 8.267 8.493 8.720 8.952 9.183
9.419
-Metals
An 锕系
过渡金属 Transitional element
卤族元素 Halogen
注1: 注2:
#表示放射性元素(#Radioactive Elemen 数字顺序依次代表 原子量、Kα、Kβ、 (All the Numbers are ordered one by
Ln 镧系
An 锕系
57 La 58 Ce 59 Pr
饲#
锫#
锿#
镄
Neputnium Plutonlum *Americium* *Curium* *Berkelium* *Californium* *Einsteinium* *Fermium*
[237] [244] [243] [247] [247] [251] [252] [257]
99.69 102.3 104.9 107.7 110.5 113.3 116.2
5.789 6.052
6.322
6.602
4.124 4.287
4.452
4.632
89 Ac 90 Th 91 Pa
92 U
锕#
钍#
镤#
铀#
Actinium Thorium Protactinium Uranium
[227] [232]
231.0
338.0
89.79 92.19
94.64
97.14
25.47
11.89 12.12 12.38
2 He
氦
Helium
ⅥA
ⅦA
4.008
8O
9F
10 Ne
氧
氟
氖
Oxygen Flourine Neon
15.99 18.99 20.17
0.523 0.677 0.861
16 S
17 Cl 20 Ar
硫
氯
氩
Sulphur Chlorine Argon
32.06 35.45 39.94
10.81 0.185
12.01 0.282
14.01 0.392
13 Al 14 Si 15 P
铝
硅
磷
Aluminum Silicon Phosphorus
26.99 28.09
30.97
1.487
1.74
2.015
Ⅷ
ⅠB
ⅡB
1.838
2.142
26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As
103.3 106.1
108.9
111.8
12.65 12.97
13.29 13.616
15.71
16.2
16.7
17.22
18.41 18.98
19.55
20.16
11.12
11.36
11.62
周期及特征谱线表
ⅢA
ⅣA
ⅤA
5B
6C
7N
硼
碳
氮
Boron Carbon Nitrogen
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2.623
2.792
7
1.792 1.902
2.015
2.122
55 Cs
56 Ba
72 HF 73 Ta 74 W
75 Re
铯
钡
铪
钽
钨
铼
Cesium Barium
Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium
1
6
2 3
4
137.3 30.85 35.15 4.286
137.3 32.07 36.55 4.467
11.28
11.68
7
3.794
3.953
6.958 7.172
7.386
7.602
87 Fr
88 Rn
钫#
镭#
非金属 Non-Metals
Francium Radium
7
1 [223]
7
2 3
82.12 97.93
4
12.03
5
14.77
6
7
226.0 87.44 100.6 12.34 15.23 17.80 10.62
钌
铑
钯
银
镉
铟
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
锡
锑
Rutheniu Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin
Antimony
101.0 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.6
121.7
19.24 20.17 21.12 22.1 23.11 24.14 25.19
3.92 4.131
4.347
2.252 2.376 2.503 2.633 2.767 2.904 3.044
3.188
76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi
锇
铱
铂
金
汞
铊
铅
铋
Osmium Iridium Platinum Gold Mercury Thallium Lead
Ln 镧系
178.4 55.38 63.56 7.898
180.9 57.11 65.56 8.145
183.8 58.86 67.59 8.396
186.2 60.66 69.66 8.651
5
4.620
4.828
9.021 9.341
9.670
10.01
6
5.280
5.531
10.51 10.81
铁
钴
镍
铜
锌
镓
锗
砷
Iron
Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germaniu Arsenic
55.84 58.93 58.70 63.54 65.38 72.50 72.50
74.92
6.400 6.925 7.472 8.041 8.631 9.876 9.876 10.530
61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er
钜#
钐
铕
钆
铽
镝
钬
铒
Promethium Samaium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium
[147]