原子結(jié)構(gòu)和元素周期表-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 號(hào)系統(tǒng) , 自左至右依次編為第 1至第 18族 。 對(duì)主族元素 , 同時(shí)保留了用羅馬數(shù)字編號(hào)的傳統(tǒng)方法 。 要熟練掌握 IUPAC 推薦的族號(hào)系統(tǒng) 但不能對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)完全陌生！ 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 區(qū) 價(jià)電子構(gòu)型 s區(qū) ns1~2 ns2 np1~6 記住元素所在的周期號(hào)和族號(hào) p區(qū) d區(qū) f區(qū) (n–1)d1~10ns1~2 (n–2)f1~14(n–1)d 0~1ns2 價(jià)電子構(gòu)型相似的元素在周期表中分別集中在 4個(gè)區(qū)(block) 就能夠?qū)懗鲈拥膬r(jià)電子組態(tài) 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 ◆ 主族元素 (maingroup elements): s區(qū)和 p區(qū)元素 ◆ 過(guò)渡元素 (transition elements): d 區(qū)元素 ◆ 內(nèi)過(guò)渡元素 (inner transition elements): f 區(qū)元素 。 填入 4 f亞層和 5 f亞層的內(nèi)過(guò)渡元素分別又叫鑭系元素 (lanthanide 或 lanthanoid)和錒系元素 (actinide 或 actinoid)。 記住下列術(shù)語(yǔ)的含義 !bloc ks bloc ks bloc ks 記住下列術(shù)語(yǔ)的含義上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 原子參數(shù) Atomic parameters 原子半徑 Atomic radius 電離能 Ionization energy 電子親和能 Electron affinity 電負(fù)性 Electronegativity 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 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 。 ◆ 適用金屬元素 ◆ 固體中測(cè)定兩個(gè)最鄰 近原子 的核間 距一半 金屬半徑 (metallic radius) ◆ 適用非金屬元素 ◆ 測(cè)定單質(zhì)分子中兩個(gè)相鄰 原子的 核間距 一半 共價(jià)半徑 (covalent radius) 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 Li 157 Be 112 Mg 160 Na 191 Ca 197 K 235 Rb 250 Sr 215 Ba 224 Cs 272 Sc 164 Mo 140 Cr 129 Mn 137 Tc 135 Re 137 Os 135 Ru 134 Fe 126 Co 125 Rh 134 Ir 136 Pt 139 Pd 137 Ni 125 Cu 128 Ag 144 Au 144 Hg 155 Cd 152 Zn 137 Ti 147 V 135 Nb 147 Y 182 Hf 159 Ta 147 W 141 Lu 172 Zr 160 B 88 C 77 N 74 O 66 F 64 Al 143 Si 118 P 110 S 104 Cl 99 Ge 122 Ga 153 Tl 171 In 167 Br 114 As 121 Se 104 Sn 158 Sb 141 Te 137 I 133 Bi 182 Pb 175 Source: Wells A F. Structural Inanic Chemistry, 5th ed. Oxford: Clarendon Press, 1984 原子半徑數(shù)據(jù)ato mic ra dius原子半徑數(shù)據(jù)上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 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 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 解 釋 : ◆ 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 ◆ 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 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 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 同周期原子半徑的變化趨勢(shì) (三 ) 內(nèi)過(guò)渡元素有鑭系收縮效應(yīng) (Effects of the lanthanide contraction ) 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 : 電子層依次增加 , 有 效核電荷的影響退居次要地位 ◆ 第 6周期過(guò)渡元素 (如 Hf, Ta)的原子半徑與第 5周期同族 元素 (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 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 原子半徑變化的形象表示ato mic ra dius上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 電離能 E (g) == E+ (g) + e I 1 E+ (g) ==E 2+ (g) + e I 2 ● ● ● I 1 I 2 I 3 I 4 基態(tài)氣體原子失去最外層一個(gè)電子成為氣態(tài) +1價(jià)離子所需的最小能量叫第一電離能 , 再?gòu)恼x子相繼逐個(gè)失去電子所需的最小能量則叫第二 、 第三 、 … 電離能 。 各級(jí)電離能的數(shù)值關(guān)系為 I1＜ I2＜ I3… . 。 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 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 同周期總趨勢(shì)： 自左至右增大 ,與原子半徑減小的趨勢(shì)一致 電離能變化趨勢(shì)圖Ionization e nerg y電離能變化趨勢(shì)圖上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 ◆ 各周期中稀有氣體原子的電離能最高 。 ◆ 第 2 族元素 Be 和 Mg， 第 15 族元素 N和 P， 第 12族 元素 Zn, Cd 和 Hg在電離能曲線(xiàn)上出現(xiàn)的小高峰 。 您能從亞層全滿(mǎn)、半滿(mǎn)結(jié)構(gòu)的相對(duì)穩(wěn)定性說(shuō)明下述事實(shí)嗎？ Question 10 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 電子親和能 X(g) + e = X (g) mrΔ HA ?X (g) + e = X 2 (g) 例如 ， O (g) + e == O2 (g) A2 = 780 kJ . mol1 指一個(gè)氣態(tài)原子得到一個(gè)電子形成負(fù)離子時(shí)放出或吸收的能量 。 常以符號(hào) Eea表示 ， 也有第一 、 第二 、 …之分 。 元素第一電子親和能的正值表示放出能量 , 負(fù)值表示吸收能量 。 元素的電子親和能越大 ,原子獲取電子的能力越強(qiáng) ,即非金屬性越強(qiáng) 。 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 電子親和能變化的形象表示e lect ron aff inity電子親和能變化的形象表示上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 原子結(jié)合電子的過(guò)程是放熱還是吸熱 ? ◆ 原子結(jié)合電子的過(guò)程中存在兩種相反的靜電作用力 : 排斥力和吸引力 。 是放熱還是吸熱 , 決定于吸引力和 排斥力哪一種起支配作用 。 ◆ 電子加進(jìn)電中性原子時(shí)通常是吸引力起支配作用 , 發(fā) 生放熱過(guò)程 ,第一電子親和能通常為正值 。 ◆ 電子加進(jìn)陰離子時(shí)排斥力起支配作用 , 發(fā)生吸熱過(guò)程 , 第二 、 第三電子親和能都為負(fù)值 。 Question 11 Solution 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 為什么第 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？ Question 12 Solution 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 ns1 和 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 。 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 電負(fù)性 ◆ 如果原子 吸引 電子 的趨勢(shì)相對(duì)較強(qiáng) , 元素在該化合 物中顯示電負(fù)性 (electronegative)。如果原子 吸引 電 子 的趨勢(shì)相對(duì)較弱 ,元素在該化合物中則顯示電正 性 (electropositive)。 ◆ 元素的電負(fù)性表達(dá)處于化合物中的該元素原子將電 子對(duì)吸引向自身的能力 。 化合物 電負(fù)性元素 電正性元素 ClO2 (ClO化合物 ) O() Cl() HCl Cl() H() ◆ 電負(fù)性有不同的標(biāo)度，使用時(shí)必須自洽。 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 電負(fù)性大的元素通常是那些電子親和能大的元素 (非金屬性強(qiáng)的元素 ),電負(fù)性小的元素通常是那些電離能小的元素 (金屬性強(qiáng)的元素 )。 電負(fù)性與電離能和電子親和能之間的確存在某種聯(lián)系 , 但并不意味著可以混用 ! ◎ 電離能和電子親和能用來(lái)討論 離子化合物 形成過(guò)程中的能量關(guān)系 ,例如熱化學(xué)循環(huán) 。 ◎ 電負(fù)性概念則用于討論 共價(jià)化合物 的性質(zhì) ,例如對(duì)共價(jià)鍵極性的討論。 電負(fù)性概念不能電離能和電子親和能概念用混 ! 與電負(fù)性概念不能電離能和電子親和能概念用混與上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 電負(fù)性變化的電負(fù)性變化的 形象表示形象表示Electron egat ivi ty電負(fù)性變化的電負(fù)性變化的 形象表示形象