原子结构-电子排布

E 4 s
2 .8 5 2
4 .3 e V
E E 4 s E 3 d 2 .3 e V = 5 3 9 n m
结构化学 —— 第二章 原子结构与性质
2.5 原子的电子层结构和元素周期系
1 原子的电子层结构和元素周期系关系
原子的电子层结构决定元素周期性排列， 原子轨道能级组的划分是各种周期的本质 原因。
2 元素的族与分区
族数、主族、副族、s,p,d,f,ds区的划分和特点
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结构化学 —— 第二章 原子结构与性质
2.6 元素基本性质的周期性
元素的基本性质，如：原子半径(r)、电离能(I)、电子亲和能 (Y)、电负性()、电子结合能等。
1.原子半径
原子半径的数值具有统计平均的含义，原子半径包括： 共价半径、离子半径、金属半径和范德华半径等等。
如：Cr 4s13d5 : 而不是4s23d4 Cu 4s13d10: 而不是4s23d9
Mn, Mo, Te, Rc等
2.4.5 原子的电子结构
电子组态
当原子中的每一个电子的量子数n, l都已经确定时 的一种电子排布方式，称为一种电子组态。
试用屏蔽常数方法估算基态钾原子的K(Z=19)的4s和3d能级 的能量．
原子结构-电子排布
2.4.4 原子核外电子排布原则
1. Pauli不相容原理 2.能量最低原理 3. Hund规则
2.能量最低原理
电子优先填充到能量最低的原子轨道
3.洪特（Hund）规则及补充
在一组能量相同的等价轨道上,电子尽可能分占不同的轨道, 且自旋相同。
如果有多个电子，其主量子数n和角量子数l均相同，则其磁 量子数m尽量不同且自旋量子数ms相同。
Na原子的共价半径为154pm，它的金属半径为186pm。
镧系 收缩
4f轨道的填充
2.电离能
气态原子失去一个电子成为一价气态正离子所需的最低能量， 称为原子的第一电离能(I1)。
一价气态正离子失去一个电子成为二价气态正离子所需的最 低能量，称为原子的第二电离能（I2）。
电子结合能(原子轨道能级)
4. 电负性
电负性是用以量度原子对成键电子吸引能力相对大小的结
构参数。
● 泡林Pauling标度(p)：以F的电负性为4.0作为相对标准，
得出经验方程：A－B＝0.102△1/2；(A－B表示 A－B键中
A原子和B原子的电负性差，
=DAB。- D ) A2DB2
1 2
慕利肯标度(M)： M＝0.21(I1＋Y)，I1和Y的单位需用eV，均取正值。
3个电子→2p
2p 1,2p 1,2p 1
x
y
z
自 旋
m= 1
-1
0
ms=1/2
自旋平行电子数越多，电子彼此远离相互规避，因而削弱了 彼此间的库仑排斥作用，因此原子的能量较低。
洪特(Hund)规则的补充
能量高低相等的原子轨道上全充满(np6,nd10,nf14)，半充满 (np3,nd5,nf7)或全空(np0,nd0,nf0)的状态比较稳定。
共价半径: 同种元素的两个原子以共价单键连接时， 其核间距的一半。
金属半径: 金属原子以金属键结合而形成的紧密堆 积结构, 两个紧密相邻的两个金属原子的核间距离的 一半，就称为金属半径。
范德华半径:范德华半径是指当两个原子仅依靠范 德华力而相互结合时，两原子的核间距的一半。
Cl的共价半径为99pm，它的范德华半径为180pm。
阿尔雷特和罗昭的电负性标度(AR)：
AR 3590Z r，2*r为0共.74 价4半径(pm)，Z*=Z－，
可按Slater法估算。
周期表中电负性的特点： 金属的电负性小， 从左到右电负性增加，从上到下电负性减小。 电负性差别大的以离子键为主，相近的以共价键为主，电负 性相同或相近的金属之间以金属键结合。
◇对于最外层只有一个电子的原子，该电子的原子轨道和结 合能相同，在数值也和该原子的第一电子能等I1。
logI/eV
I1和I2与Z的关系
3.电子亲和能
气态原子获得一个电子成为一价负离子所放出的能量称为电 子亲和能(负值)。 Y值随原子半径减小而增大，核电荷对电子的引力增大，但电 子间的排斥力相应增大。
K : 1 s2 2 s22 p 6 3 s2 3 p 64 s1 3 d 0
Ei

13.6

Z* n*
2

eV
13.6eV 19181.02
E3d
(2.6)2
2.0eV
1 3 .6 e V 1 9 1 0 1 .0 0 2 1 .0 0 6 0 .9 0
在中性原子中当其他电子处于其最低能态时,电子从指定的 轨道上电离时所需能量的负值.
M h *M e
hEbEk
电离能 原子轨道能 电子结合能
◇轨道冻结：假定中性原子失去一个电子后，剩下的原子轨道 不因此而发生变化，原子轨道能近似等于这个轨道上电子 的平均电离能的负值。
◇由电离能求原子轨道能和电子结合能(Eb)： 例，He原子基态，两电子均处在1s轨道上，I1＝24.6eV I2＝54.4eV，则He原子1s原子轨道的电子结合能为 －24.6eV，He原子的1s原子轨道能为－39.5eV。