无机化学第八章 原子结构

无机化学原子结构无机化学是研究无机化合物的合成、结构、性质及其在工农业中应用的一门学科。

原子结构是无机化学的基础，它涉及到原子的组成、结构、性质以及原子与其他物质之间的相互作用等方面。

下面将从电子结构、原子轨道、原子能级等多个方面介绍原子结构的相关内容。

电子结构是原子结构的关键组成部分。

根据量子力学的理论，电子在原子中分布在不同的能级上。

每个能级具有特定的能量，并且每个能级可以容纳一定数量的电子。

根据泡利不相容原理，每个能级上的电子自旋方向必须相反，即一个能级最多容纳两个电子。

当外层电子能量最高时，原子稳定性最好。

原子轨道是描述电子在原子中运动的概念。

原子轨道主要分为s、p、d、f四种轨道。

s轨道是最靠近原子核的轨道，能容纳最多两个电子。

p轨道是次于s轨道的轨道，能容纳最多六个电子。

d轨道是再次次于p轨道的轨道，能容纳最多十个电子。

f轨道是最外层的轨道，能容纳最多十四个电子。

原子轨道的结构决定了原子性质的差异，如化合价、键合方式等。

原子能级是描述原子能量的概念。

每个原子能级对应一个能量值，随着能级的增加，能量也相应增加。

根据原子能级的性质，可以将电子分为基态电子（处于最低能级）和激发态电子（处于高能级）。

当原子受到外界能量的激发时，基态电子会跃迁到高能级，从而形成激发态。

激发态电子在不稳定的情况下，会通过放射能量的方式返回到基态，这种现象称为原子的激发和辐射。

原子结构还涉及到原子的核和电子的相互作用。

原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。

质子和中子都存在于原子核的非常小的空间中，它们之间存在着强相互作用力，使得原子核的结构非常稳定。

电子则围绕着原子核旋转，电子和原子核之间的相互作用力称为库仑力。

这种库仑力使得电子在原子轨道中保持相对稳定的运动，从而维持着原子的稳定性。

总之，原子结构是无机化学的基础，它涉及到原子的电子结构、原子轨道、原子能级等多个方面。

通过对原子结构的研究，我们可以了解原子的性质和行为规律，从而为无机化学的研究和应用提供基础。

无机化学原子结构原子结构是无机化学的基础，了解原子结构有助于理解元素的性质和化学反应的机理。

本文将从原子的基本组成以及结构特征，包括原子核、电子组织和能级结构进行阐述。

原子是构成物质的基本单元，在元素周期表上的每一个元素都代表着一种特定的原子。

原子由三种基本粒子组成：质子、中子和电子。

质子和中子集中在原子核中，而电子则以轨道形式分布在原子核周围。

质子和中子都具有质量，而电子则没有质量，只有电荷。

原子核是原子的核心部分，由质子和中子组成。

质子带正电，中子不带电，因此原子核带正电。

原子核中质子的数量决定了元素的原子序数，即元素周期表上的位置。

例如，氢原子核只含有一个质子，所以氢的原子序数为1，氧原子核含有8个质子，所以氧的原子序数为8。

电子是带负电的粒子，围绕原子核在各个能级轨道上运动。

每个能级轨道可以容纳一定数量的电子，根据泡利不相容原理和奥卡福建议，每个能级轨道最多只能容纳一对电子。

能级轨道按能量高低排列，从内到外分别称为K、L、M、N、O等能级。

电子的分布遵循电子云模型，即电子存在于一定的空间范围内，而不是固定在某一点位置上。

电子云模型可以通过波函数来描述，波函数是一个复数函数，描述了电子在空间范围内的概率密度。

具体来说，每个电子能级轨道包含一个势能和一个波函数，电子的运动状态和能量都由波函数决定。

原子中的电子以能级的形式存在，每个能级对应一个特定的能量值。

能级结构可以通过量子力学理论解释，其中最基本的是薛定谔方程。

薛定谔方程描述了电子在原子中的行为，包括位置、动量和能量等性质。

根据薛定谔方程，每个能级可以包含多个电子亚能级，这些亚能级又进一步可以容纳不同的自旋态电子。

自旋是电子的另一个重要特性，它描述了电子旋转的方向，有两种可能性：自旋向上和自旋向下。

每个能级的亚能级都遵循泡利不相容原理，即每个亚能级最多只能容纳一对电子，这两个电子必须具有相反的自旋。

根据电子的排布规则，可以确定每个元素的电子组态，即电子在不同能级上的分布情况。

第八章原子结构一、选择题（每题3分，共30分）1. 第四周期元素原子中未成对电子数最多可达（A）4个（B）5个（C）6个（D）7个2. 下列元素中，原子半径最接近的一组是（A）Ne，Ar，Kr，Xe；（B）Mg，Ca，Sr，Ba;（B）B，C，N，O；（D）Cr，Mn，Fe，Co。

3. 下列基态原子的电子构型中，正确的是（A）3d94s2（B）3d44s2（C）4d105s0（D）4d85s24. 具有下列电子构型的元素中，第一电离能最小的是（A）n s2n p3（B）n s2n p4（C）n s2n p5（D）n s2n p65.镧系收缩使下列各对元素中性质相似的是（A）Mn和Tc （B）Ru和Rh （C）Nd和Ta （D）Zr和Hf6. 氢原子的3d和4s能级的能量高低是：（A）3d > 4s（B）3d < 4s（C）3d = 4s（D）无3d，4s轨道,无所谓能量高低7. 下列各组元素按电负性大小排列正确的是（A）F＞N＞O（B）O＞Cl＞F（C）As＞P＞H（D）Cl＞S＞As8. 下列各对元素中，第一电子亲和能大小排列正确的是（A）O＞S（B）F＜C（C）Cl＞Br（D）Si＜P9. P区元素的电子排布特征结构是：(A) np6(B) ns2 np1~ 6(C) ns2(n-1)p6(D) ns2(n-1)d10np610、下面是一些电子的量子数，能量最高的电子是：(A) 3，0，0，–1/2（B）3，2，0，+1/2(C) 4，0，0，–1/2（D）3，1，–1，–1/2二、填空题（每空1分，共25分）1. 4P亚层中轨道的主量子数为，角量子数为，该亚层的轨道最多可以有种空间取向，最多可容纳个电子。

2. 周期表中最活泼的金属为，最活泼的非金属为。

3. 某元素基态原子失去3个电子后，3d轨道半充满，其原子序数为。

它在第周期，族，属于区元素。

4. 核外电子排布的三原则是；；。

第八章原子结构填空题1、氢原子光谱是线状光谱这一实验事实说明了原子中电子能量的不连续性（量子化），在氢原子中电子的能级由质子数n 决定，其E3s= E3p，E3d< E4s; 在钾原子中，电子能级由量子数n,l 决定，其E4s< E3d；对钛原子，其E4s> E3d。

2、氢原子的基态1s电子在距核52.9pm附近的球壳中出现的概率最大, 这是因为距核更近时，虽然概率密度较大，但球壳体积却较小，因而概率较小; 距核更远处，虽然球壳体积较大，但概率密度却很小，因而概率也较小。

3、在Ψ2s2-r图中，r＝2a0处，Ψ2s2＝0，这类波函数为零的面称为节面, 它的存在是电子运动具有波动性的表现；这种性质由电子衍射实验所证实。

4、描述一个原子轨道要用3个量子数，其符号分别是n,l,m ；表征电子自旋的量子数是m s，其取值可为+1/2, -1/2 。

5、Pauling能级图中第六能级组中含有的原子轨道是6s,4f,5d,6p ; 能级交错可用钻穿效应来解释。

如果没有能级交错，第三周期应有18 种元素，实际上该周期只有8 种元素。

6、当n＝4时，该电子层电子的最大容量为32 个；某元素原子在n＝4的电子层上只有2个电子，在次外层l＝2的轨道中有10个电子，该元素符号是Zn ，位于周期表中第( 四)周期，第ⅡB 族，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2。

7、在元素周期表中，价层电子构型为ns2np3的元素有N,P,As,Sb,Bi ，称为氮族（VA族）元素；价层电子构型为(n-1)d10ns2np6的元素有Kr,Xe,Rn ，这类元索属于稀有气体（或0族）。

8、镧系元素的价层电子构型为4f0-145d0-16s2。

锆和铪、铌和钽性质相似是由于镧系收缩造成的。

9、第118号元素原子的最外层电子构型应为7s27p6 ；镧系元素处于第五周期。

选择题1、下列叙述中正确的是…………………………………………………………(C)(A) 氢原子核外只有一个电子，也只能有一个原子轨道(B) 主量子数n＝2时，只有2s和2p这两个原子轨道(C) n＝2，l＝1，m＝0的原于轨道为2p z轨道(D) 2p轨道是哑铃形的，2p电子沿“∞”字轨道运动2、下列各组量子数中错误的是…………………………………………………( B )(A) n＝3，l=2, m=0, ms=+1/2 (B) n=2, l=2, m=-1, ms=-1/2(C) n=4, l=1, m=0, ms=-1/2 (D) n=3, l=1, m=-1, ms=-1/23、多电子原子中，以下列量子数表征的电子，其能量最高的是……………( D )(A) 2，1，-1，+1/2 (B) 2，0，0，-1/2 (C) 3，1，1，+1/2 (D) 3，2，-1，+1/24、表征3dz2轨道的量子数是……………………………………………………( B )(A) n=2，l=1, m=0 (B) n=3，l=2, m=0 (C) n=3，l=1, m=0 (D) n=4，l=2, m=15、具有下列电子构型的原子中，属于激发态的是………………………………( A )(A) 1s22s12p1 (B) ls22s22p6 (C) ls22s22p63s2 (D) ls22s22p63s23p64s16、下列原子半径大小顺序中正确的是…………………………………………( B )(A) Be＜Na＜Mg (B) Be＜Mg＜Na (C) B＜C＜N (D) I＜Br＜K7、下列元素中，第一电子亲和能最小(放热最多)的是( A ) (A)Cl (B)F (C)Na (D)K8、下列元素中，第一电离能最大的是…( C ) (A)Be (B)P (C)N (D)B9、下列各组元素电负性大小顺序中错误的是…………………………………( D )(A)F＞O＞N (B)Cl＞S＞As(C)Li＞Na＞K (D)S＞N＞C回答问题若某元素原子的最外层只有1个电子，其量子数为n=4，l=0，m=0，m s=+1/2(或-1/2)。

第八章 原子结构与周期律一、选择题1.如图所示为……………………………………………………（ ）(A) d xy 的ψ的角度分布图 (B) d x y 22-的ψ的角度分布图(C) d xy 的∣ψ∣2的角度分布图 (D) d x y 22-的∣ψ∣2的角度分布图2. 下列各组元素原子的第一电离能递增的顺序正确的为…………………………… （ ）(A) Na < Mg < Al (B) He < Ne < Ar (C) Si < P < As (D) B < C < N3. 按类氢原子轨道能量计算公式，Li 2+ 电子在n = 1轨道上的能量与H 原子在n = 1 轨道上能量之比值为…………………………………………………………………………… （ ）(A) 3:1 (B) 6:1 (C) 9:1 (D) 1:3二、填空题4. zx ++ -- 左图所示是波函数 的角度分布图。

5. 比较下列每组中哪一个元素第一电离能较高?(1) Li 和Cs ：____________高； (2) Li 和F ：_____________高；(3) Cs 和F ：_____________高； (4) F 和I ：_____________高。

6. 在真空管、质谱仪和加速器中运动的电子，可以用____________力学处理，因为_____________________________________________________________________________。

三、问答题7. 根据电离能或电子亲和能推测下列气相反应哪些是自发的?(1) Kr + He +−→−Kr + + He (2) Si + Cl +−→−Si + + Cl (3) Cl - + I −→−I - + Cl8. 请解释在H 原子中3s 和3p 轨道有相等的能量，而在Cl 原子中3s 轨道能量比相应的3p 轨道能量低。

第八章原子结构一、是非题1、电子在原子核外运动的能量越高，它与原子核的距离就越远。

任何时候1s电子总比2s电子更靠近原子核，因为 E2s > E1s。

2、在电子云图形中，黑点越密的地方其几率密度就越大，电子出现的机会就越多；反之，黑点越稀的地方，电子出现的机会就越少。

3、3p电子的电子云图象代表了它在核外空间几率密度的分布而不是径向几率分布。

4、原子中某电子的各种波函数，代表了该电子可能存在的各种运动状态，每一种状态可视为一个轨道。

5、n=2的原子轨道离核的平均距离是n=1的原子轨道离核距离的2倍；m=+2说明该轨道的方向是+2，m=0说明该轨道无方向。

6、氢原子中，2s与2p轨道是简并轨道，其简并度为4；在钪原子中，2s与2p 轨道不是简并轨道，2px，2py，2pz为简并轨道，简并度为3。

7、根据原子轨道能级图和能级高低的顺序，氟原子2p电子能量应比铍原子2s电子能量高。

8、在元素周期表中，每一周期的元素个数正好等于该周期元素最外电子层轨道可以容纳的电子个数。

9、元素在化合物中的最高氧化数，不一定等于该元素在周期表中的族次。

10、就热效应而言，电离能一定是吸热的，电子亲和能一定是放热的。

11、原子中某电子所受到的屏蔽效应可以认为是其它电子向核外排斥该电子的效应。

12、根据原子轨道的能级，人们将能量相近的轨道划为同一能级组。

周期表中同一周期各元素的最外层电子，属于同一能级组，它们的能量也很相近。

13、铬原子的电子排布为Cr：[Ar]4s13d5，由此得出，洪特规则在与能量最低原理出现矛盾时，首先应服从洪特规则。

14、s区元素原子丢失最外层的s电子得到相应的离子，d区元素的原子丢失处于最高能级的d电子而得到相应的离子。

15、元素的电子亲和能和电离能的递变趋势完全一致，电子亲和能大意味着容易得到电子而不易失去电子，电离能也应该比较大。

电离能小的元素，它的电子亲和能也小。

二、选择题1、玻尔在他的原子理论中：A、证明了电子在核外圆形轨道上运动B、推导出原子半径与量子数平方成反比C、应用了量子力学的概念和方法D、解决了氢原子光谱和电子能量之间的关系问题2、波函数和原子轨道二者之间的关系是：A、波函数是函数式，原子轨道是电子轨迹B、波函数和原子轨道是同义词C、只有轨道波函数与原子轨道才是同义的D、以上三种说法都不对3、轨道上的电子在xy平面上的电子几率密度为0：A、3PzB、3dz2C、3sD、3Px4、估计一电子受屏蔽的总效应，一般要考虑的排斥作用是：A、内层电子对外层电子B、外层电子对内层电子C、所有存在的电子对该电子D、同层和内层电子对该电子5、电子的钻穿本领和受其它电子屏蔽的效应之间的关系是A、本领越大，效应越小B、本领越大，效应越大C、上述两种关系都可能存在D、没有一定关系6、多电子原子的原子轨道能级顺序随着原子序数的增加：A、轨道能量逐渐降低，但能级顺序不变B、轨道能量基本不变，但能级顺序改变C、轨道能量逐渐增加，能级顺序不变D、轨道能量逐渐降低，能级顺序也会改变7、下列电子构型中，电离能最低的是：A、ns2np3B、ns2np4C、ns2np5D、ns2np68、下列元素中，第一电离能最大的是A、BB、CC、AlD、Si9、下列元素中，其电负性依次减小的是：A、K Na LiB、O Cl HC、As P HD、三者都是10、原子轨道中“填充”电子时必须遵循能量最低原理，这里的能量主要是指：A、亲合能B、电能C、势能D、动能11、各元素原子的电子排布中有的出现“例外”的现象，对于这些元素：A、电子填充的三原则不适用B、电子填充的三原则互相矛盾C、通常使用的能级图不准确D、三者都有可能12、在周期表中，氡(86号)下面一个未发现的同族元素的原子序数应该是：A、150B、136C、118D、10913、下列哪一原子的原子轨道能量与角量子数无关?A、NaB、NeC、FD、H14、零族元素中原子序数增加电离能随之减少，这符合哪条规律?A、原子量增加致使电离能减小B、核电荷增加致使电离能减小C、原子半径增加致使电离能减小D、元素的金属性增加致使电离能减小15、下列原子中，第一电子亲合能最大(放出的能量最多)是：A、NB、OC、PD、S16、用来表示核外某电子运动状态的下列各组量子数中哪一组是合理的?A、(2,1,-1,-1/2) B、.(0,0,0,+1/2) C、(3,1,2,+1/2) D、(2,1,0,0)三、填空题1、宏观物体的运动可用方程 F=ma 描述,但微观物体的运动要用量子力学中的描述。

无机化学原子结构
无机化学是关于非有机物的研究，其原子结构由空间分子结构和核结构组成。

空间分子结构指物质的真实结构，而核结构是由原子核的结构组成，它由原子核和原子核外的电子构成。

首先，原子核结构包括核子和中子。

核子是原子核内的结构元素，它由原子核发射出的小点组成，可以由质量数和发射能量来描述。

原子核中的中子由原子核发射出的小点组成，可以由质量数和发射能量来描述。

其次，原子核外的电子结构可被分为电子层和电子层内的电子结构。

电子层由电子结构组成，它指电子组成原子的层次结构，如
1s,2s,2p,3s,3p,3d等加以形成，可以描述电子结构中各个电子能级的特征，比如它们的质量数和能量。

再次，原子核结构可以用空间分子结构来描述。

它是一种由原子核及其中的各原子组成的空间图案，根据质量数，其中原子核的形状可以描述为球形或长方体形，其中的原子由不同数量的电子组成，并且有多种层次结构，以便随着原子核电子束断裂的变化发生相应变化。

最后，空间分子结构还可以用于描述无机化学元素的分子性质，如分子式、分子量、熔点、沸点、折射率等。