普通化学第九章 原子结构和元素周期律

原子结构元素周期律知识总结一、原子结构1．几个量的关系(X)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)质子数=核电荷数=原子序数=原子的核外电子数阳离子：核外电子数=质子数—所带电荷数阴离子：核外电子数=质子数+所带电荷数2．同位素（1）要点：同——质子数相同，异——中子数不同，微粒——原子。

（2）特点：同位素的化学性质几乎完全相同；3．核外电子排布规律(1).核外电子是由里向外，分层排布的。

(2).各电子层最多容纳的电子数为2n2个；最外层电子数不得超过8个（第一层为最外层不超过2个），次外层电子数不得超过18个，。

(3).以上几点互相联系。

二、元素周期律和周期表1．几个量的关系周期数=电子层数主族序数=最外层电子数=最高正价数 |最高正价|+|负价|=8O、F无最高正价，金属无负价2．周期表中部分规律总结(1).最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素；最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族(He)元素；最外层电子数为8的元素是稀有气体元素(He除外)。

(2).在周期表中，第ⅡA与ⅢA族元素的原子序数差分别有以下三种情况：①第2、3周期(短周期)元素原子序数相差1；②第4、5周期相差11；③第6、7周期相差25。

(3).同主族相邻元素的原子序数差别有以下二种情况：①第ⅠA、ⅡA族，上一周期元素的原子序数+该周期元素的数目=下一同期元素的原子序数；②第ⅢA～ⅦA族，上一周期元素的原子序数+下一周期元素的数目=下一周期元素的原子序数。

4概念：元素的性质随着元素核电荷数的递增而呈周期性变化的规律叫做元素周期律。

本质：元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。

（1）、半径（除稀有气体外）同周期元素原子从左到右逐渐减少，同主族元素原子从上到下逐渐增大。

（2）不同电子层数的粒子，电子层数多半径大。

（3）相同核外电子排布的粒子，核电荷数大半径小。

（4）同种元素的原子阴离子半径大于原子半径，原子半径大于阳离子半径。

原子结构一、认识原子结构发展历程惠施：物质是无限可分的。

墨子：物质分割是有一定条件的，当物质不存在被分割的条件，物质就不能被分割。

德谟克利特----古典原子论：物质有极小的原子构成，物质只能分割到原子为止。

道尔顿----道尔顿原子学说：①化学元素均有不可再分的微粒构成。

（×）②原子在一切化学变化中均保持其不可再分性。

（×）③同一元素的原子在质量和性质上都相同，不同元素原子质量和性质上都不同。

（×）④不同元素化合时，这些元素的原子都按简单整数比结合成化合物。

（×）汤姆生发现了电子，并提出了葡萄干面包模型：原子中的正电荷是均匀地分布在整个原子的球形体内，电子均匀地分布在这些正电荷之间。

伦琴发现了X射线，贝克勒尔发现了铀的放射性。

α粒子：氦核流He2+β粒子：电子流γ粒子：波长很短的电磁波卢瑟福的α粒子散射实验（用α粒子轰击金箔）现象：①绝大部分α粒子都直线穿了过去。

②极少数α粒子穿过金箔时发生了偏转，个别α粒子偏转了180°反弹。

结论：①原子是中空的。

②原子中存在一个体积很小、正电荷集中、质量很大的核。

继而提出了原子结构行星模型：原子是由带正电的质量很集中的、很小的原子核和它外面运动着的带负电荷的电子组成的一个体系，就像行星绕太阳旋转一样。

二、原子结构和相对原子质量原子是由位于原子中心的原子核和核外电子组成，原子核只占原子体积的几千亿分之一，原子核由质子和中子组成。

质子带正电，中子不带电，质子与中子的质量几乎相等，是电子质量的1836倍，所以原子的质量几乎全部集中在原子核上。

原子中的守恒关系：电性守恒：质子数=电子数=核电荷数=原子序数质量守恒：质量数=质子数+中子数原子的表示方法：质子（Z个）原子核（带一个单位正电荷，相对质量为1）中子（N个，N=A-Z）原子（A Z X）（不带电荷，相对质量为1）核外电子（Z个）（带一个单位负电荷，质量是质子质量的1/1836）相关定义：元素：具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子的总称。

第九章原子结构和元素周期律§本章摘要§1.微观粒子运动的特殊性微观粒子的波粒二象性测不准原理微观粒子运动的统计性规律2.核外电子运动状态的描述薛定谔方程用四个量子数描述电子的运动状态几率和几率密度径向分布和角度分布3.核外电子排布和元素周期律多电子原子的能级核外电子排布原则元素周期表科顿（F. A. Cotton) 轨道能级图斯蕾特（Slater) 规则4.元素基本性质的周期性原子半径电离能电子亲合能E电负性, , 射线粒子散射实验的质能联系公式 E = m, : , : , h = 6.626与相关速度方程:所以如果位置测不准量为x,量为p,原子半径为m,大测不准量为x 10m, 量v.9.11x Kg.2m =0.01Kg, x = m, v:第九章原子结构和元素周期律§本章摘要§1.微观粒子运动的特殊性微观粒子的波粒二象性测不准原理微观粒子运动的统计性规律2.核外电子运动状态的描述薛定谔方程用四个量子数描述电子的运动状态几率和几率密度径向分布和角度分布3.核外电子排布和元素周期律多电子原子的能级核外电子排布原则元素周期表科顿（F. A. Cotton) 轨道能级图斯蕾特（Slater) 规则4.元素基本性质的周期性原子半径电离能电子亲合能E电负性波函数是核外电子出现区域的函数。

为一个二阶偏微分方程：此方程= f(x, y, z)：V = - (), 则可求解出和r,,,数的下标波函数的下标对于单电子体系, H 或,角动量，P = mv, (KJ.)，单电子原子:多电子原子:为屏蔽系数，个值共1, 有三种空间取向Ms = ms (h/2)“”“”m(h/2)n,l,m通过本例得到结论在同一原子中两个电子同时存在在此= , 则有: w = X V 可用积. - r的形象化是是波函数，或波函数的线性组(r,,) or (x,y,z) , 无法用立体图形画出来与考察单位厚度球壳内电子出即在半径r: D(r) =:数:按如下方式进行计算得到对应Y(,) 的数据则(Pz)和轨道的与: 只有径向比无正负第九章原子结构和元素周期律§本章摘要§1.微观粒子运动的特殊性微观粒子的波粒二象性测不准原理微观粒子运动的统计性规律2.核外电子运动状态的描述薛定谔方程用四个量子数描述电子的运动状态几率和几率密度径向分布和角度分布3.核外电子排布和元素周期律多电子原子的能级核外电子排布原则元素周期表科顿（F. A. Cotton) 轨道能级图斯蕾特（Slater) 规则4.元素基本性质的周期性原子半径电离能电子亲合能E电负性:对于多电子体系:其中 = Z-, Z, 为屏= Z -可以看出l 大的, 相反: l l小的,电荷,主要是10只填一个电子成, 未达到,: ,区:,: ,: ,: ,除钍为外和.: 判断: 全充满: 中一个电子, ,关键在于如何确定屏蔽系数值=0 (: =0.35 [(1s)组的两个电子的相互屏蔽系数为=0.30]层上的每个电子的=0.85, (n-2)=1.00=1.00将各个值与相应电子数目乘积的和即为公式中的总,,求出,第九章原子结构和元素周期律§本章摘要§1.微观粒子运动的特殊性微观粒子的波粒二象性测不准原理微观粒子运动的统计性规律2.核外电子运动状态的描述薛定谔方程用四个量子数描述电子的运动状态几率和几率密度径向分布和角度分布3.核外电子排布和元素周期律多电子原子的能级核外电子排布原则元素周期表科顿（F. A. Cotton) 轨道能级图斯蕾特（Slater) 规则4.元素基本性质的周期性原子半径电离能电子亲合能E电负性只有当时，对称性较高的半充满和全充满时，所以比较大）长周期：为结短周期：电子填加到外层轨道少, Z*增加的幅度大填加到(n-1)度小, 所以超长周期：内过渡系核对电子的吸引增强I增大.短周期[He], 的一个电W = 1.602库仑= 1.602焦耳E = 1.602x13.6x6.02= 1312 (KJ/mol)4全充满的稳定结构, 所以[He], 为半充满结构突然增大电子结构为[He], 失去的一个电子到半[He], [Ar], 无法解释[Ar], 的电子达到的稳定结构,半充核对的Co 和 Ni : [Ar]和[Ar], [Ar],123[He], 2p能:再看电子亲合能：所以：: H < H(此分界为经验判断的电负性最小。

原子结构元素周期律原子结构和元素周期律是物质世界中最基本的概念之一、原子是构成物质的基本单位，在原子结构中包含了质子、中子和电子等多个组成要素。

元素周期律则是根据原子结构的特点和规律对元素进行分类和排列的一种方法。

下面将详细介绍原子结构和元素周期律的相关知识。

首先，我们来介绍一下原子的基本结构。

原子由原子核和围绕原子核运动的电子构成。

原子核是原子的中心部分，包含了质子和中子。

质子带有正电荷，中子没有电荷。

而电子则带有负电荷，围绕原子核中的质子和中子进行运动。

质子和中子的质量几乎相同，约为1.67x10^-27千克，而电子的质量则非常轻，约为9.11x10^-31千克。

原子的质量数等于质子数加中子数。

而原子的电荷数等于质子数减去电子数。

由于质子和电子的数目相等，所以正常情况下原子是电中性的。

但是，当原子失去或获得电子时，就会形成带电离子。

质子和中子分别位于原子核的核心部分，而电子则通过能级来描述它们在原子核周围的运动状态。

能级是指电子在原子内的一定区域内具有一定能量的状态。

能级从内到外按照顺序排列，依次称为K层、L层、M层等。

每个能级又分为不同的轨道，轨道是指电子在能级内运动的一条轨道，常用字母s、p、d、f来表示。

每个能级中的电子数是有限的，第一层K层最多容纳2个电子，第二层L层最多容纳8个电子，以此类推。

接下来我们来讨论元素周期律。

元素周期律是指把元素按照一定的规律排列的表格，以便更好地了解元素的性质和规律。

元素周期表是根据元素的原子序数（即原子核内质子的数目）将元素排列的表格。

这个表格通常显示元素的原子序数、符号和原子质量。

元素周期表中的元素按照周期和族进行排列。

周期是指元素按照原子结构的性质和规律重复出现的一行，一共有七个周期。

族是指元素按照化学性质的相似性分为的一列，一共有十八个族。

元素周期表的左边是金属元素，右边是非金属元素，左上方的位置是金属元素，右上方位置是半金属元素，左下方位置是非金属元素。

原子结构与元素周期律原子结构指的是原子的组成和结构。

根据量子力学理论，原子由电子、质子和中子组成。

质子和中子集中在原子核中，而电子则存在于原子的外层。

电子以特定的轨道围绕着原子核运动，这些轨道又被称为电子壳。

每个电子壳能够容纳不同数量的电子，其中第一电子壳最多容纳2个电子，第二电子壳最多容纳8个电子，而后续的电子壳分别容纳最多18个、32个和50个电子。

这是因为电子的分布满足一定的能级规则，即每个电子壳的能级比前一个电子壳的能级高。

元素周期律是研究和分类元素的规律性表达方式。

元素周期表是根据元素的原子序数和化学性质编排的表格。

元素周期表的主体是按照原子序数递增排列的，每个元素的原子序数代表了其原子核中的质子数。

现在的元素周期表是按照门捷列夫周期定律、贝尔定律和气体化学定律编撰的。

门捷列夫周期定律是指元素的性质会随着原子序数的增加而循环性地变化。

贝尔定律则是指元素的化学性质主要取决于其原子外层电子的数目。

基于这些定律和规律，元素周期表将元素分成了相应的周期和族。

元素周期表的周期是指元素周期表中的横行，也称为周期。

一共有7个周期，每个周期中的元素具有相似的化学性质。

元素周期表中的族则是指元素周期表中的竖列，也称为族。

元素周期表中的元素周期和族数共同描述了元素的化学性质，周期性地变化。

对于周期表上的每个元素，都有相应的元素符号、原子序数、相对原子质量和周期表中的位置。

元素周期表的开创者是俄国化学家门捷列夫，他在19世纪初首次提出了元素周期定律，并将元素按照这个定律排列在一张表上。

随着现代化学的发展，元素周期表逐渐完善，并逐渐扩展。

如今的元素周期表已经包含了118个元素，其中92个是自然界存在的元素，剩下的是由科学家们在实验室中合成的人工合成元素。

总结起来，原子结构和元素周期律是化学中两个重要的概念。

原子结构指的是原子的组成和结构，包括质子、中子和电子的分布。

元素周期律则是描述和分类元素的规律性表达方式，根据原子序数和周期规律将元素排列在一个表格里，以反映元素的周期性变化。