1.3原子的电子层结构和元素周期律（课件）-《无机化学》同步教学（北京出版社）

第一章 原子结构 Atomic Structure Chapter 1 第三节 原子的电子层结构和元素周期律 一、 元素性质的周期性 元素按原子序数排列程序后，随着序数的增加，它们的原子核外电子排布、原子半径、电负性、化合价等性质具有周期性变化。 （一）原子核外电子排布的周期性 随着原子序数的递增，元素的原子的最外层电子排布呈周期性变化。 电子排布的周期性决定了元素性质的周期性。 （二）元素主要性质的周期性 1、 原子半径 严格地讲，由于电子云没有边界，原子半径也就无一定数。但人总会有办法的。迄今所有的原子半径都是在结合状态下测定的。 原子半径的确定是通过实验测量组成物质的相邻两个原子的原子核之间的距离得到的。 ◆ 适用金属元素 ◆ 固体中测定两个最邻 近原子 的核间 距一半 金属半径(metallic radius) ◆ 适用非金属元素 ◆ 测定单质分子中两个相邻 原子的 核间距 一半 共价半径(covalent radius) 范得华半径（ van der waals radius ） ◆ 适用稀有气体 原子半径数据 atomic radius 总趋势：随着原子序数的增大,原子半径自左至右减小。 解 释: 电子层数不变的情况下,有效核电荷的增大导 致核对外层电子的引力增大 同周期原子半径的变化趋势 1 解释: ◆ 主族元素: 电子逐个填加在最外层, 对原来最外层上的 电子的屏蔽参数(σ)小, 有效核电荷(Z*) 迅速增大。 ◆ 过渡元素: 电子逐个填加在次外层, 增加的次外层电子 对原来最外层上电子的屏蔽较强, 有效核电荷增加较小。 ◆ 内过渡元素: 电子逐个填加在外数第三层, 增加的电子 对原来最外层上电子的屏蔽很强, 有效核电荷增加甚小。 相邻元素的减小幅度： 主族元素 > 过渡元素 > 内过渡元素 同周期原子半径的变化趋势 2 同周期原子半径的变化趋势 3 内过渡元素有镧系收缩效应。 同族元素原子半径的变化趋势 ◆ 同族元素原子半径自上而下增大: 电子层依次增加；有效核电荷的影响退居次要地位。 ◆ 第6周期过渡元素（如Hf, Ta）的原子半径与第5周期同族元素(如Zr,Nb)相比几乎没有增大, 这是镧系收缩的重要效应之一。 原子半径变化的形象表示 atomic radius 2、元素的金属性和非金属性 元素的金属性和非金属性实际上就是指它们的原子失去电子与获得电子的能力大小。 （1）电离能 基态气体原子失去最外层一个电子成为气态 +1 价离子所需的最小能量叫第一电离能, 再从正离子相继逐个失去电子所需的最小能量则叫第二、第三、…电离能。各级电离能的数值关系为I1＜I2＜I3…. 。 同周期总趋势：自左至右增大,与原子半径减小的趋势一致。 同族总趋势：自上至下减小,与原子半径增大的趋势一致。 电离能变化趋势图 Ionization energy （2）电子亲和能 指一个气态原子得到一个电子形成负离子时放出或吸收的能量。常以符号Eea表示，也有第一、第二、…电子亲和能之分。 元素的电子亲和能越大,原子获取电子的能力越强,即非金属性越强。 电子亲和能变化的形象表示 Electron affinity 3、电负性 如果原子吸引电子的趋势相对较强，元素在该化合物中显示电负性；如果原子吸引电子的趋势相对较弱,元素在该化合物中则显示电正性。 元素的电负性表达处于化合物中的该元素原子将电子对吸引向自身的能力。 化合物 电负性元素 电正性元素 ClO2 (Cl-O化合物) O(3.44) Cl(3.16) HCl Cl(3.16) H(2.20) 增 减 电负性数据 电负性变化趋势图： 电负性变化的形象表示 Electronegativity 电负性大的元素通常是那些电子亲和能大的元素(非金属性强的元素),电负性小的元素通常是那些电离能小的元素(金属性强的元素)。电负性与电离能和电子亲和能之间的确存在某种联系, 但并不意味着可以混用! ◎电离能和电子亲和能用来讨论离子化合物 形成过程中的能量关系,例如热化学循环; ◎电负性概念则用于讨论共价