【正文】 level 屏蔽和穿鉆 Shielding and peration 科頓能級圖 Cotton energy level portray 上頁 下頁 目錄 返回 鮑林近似能級圖 ◆ n 值相同時 ,軌道能級則由 l 值決定 , 叫 能級分裂 ； ◆ l 值相同時 , 軌道能級只由 n 值決定 , 例 : E(1s) E(2s) E(3s) E(4s ) ◆ n和 l都不同時出現(xiàn)更為 復雜的情況 , 主量子數 小的能級可能高于主量 子數大的能級 , 即所謂 的 能級交錯 。 ◆ 從 Sc 開始 , 第 4周期元素的 3d軌 道能級低于 4s。 （ 2） 鉆穿效應 ◆ 如果能級分裂的程度很大 , 就可能導致與臨近電子層 中的亞層能級發(fā)生交 錯。 上頁 下頁 目錄 返回 ◆ 泡利不相容原理 (Pauli exclusion principle)： 同一原子中不能存在運動狀態(tài)完全相同的電子 , 或者說同一原子中不能存在四個量子數完全相同的電子。 即 在 n 和 l 相同的軌道上分布電子 , 將盡可得分布在 m 值不同的軌道上 , 且自旋相同 。 基態(tài)原子的電子組態(tài)：小結基態(tài)原子的電子組態(tài)：小結上頁 下頁 目錄 返回 每個電子層最多容納的電子數 主量子數 n 1 2 3 4 電子層 K L M N 角量子數 l 0 1 2 3 電子亞層 s p d f 每個亞層中軌道數目 每個亞層最多容納電子數 1 3 5 7 2 6 10 14 2 8 18 2n2 元素周期表 The periodic table of elements 上頁 下頁 目錄 返回 共七個周期 , 對應于順序圖中的七個能級組。 要熟練掌握 IUPAC 推薦的族號系統(tǒng) 但不能對傳統(tǒng)系統(tǒng)完全陌生！ 上頁 下頁 目錄 返回 區(qū) 價電子構型 s區(qū) ns1~2 ns2 np1~6 記住元素所在的周期號和族號 p區(qū) d區(qū) f區(qū) (n–1)d1~10ns1~2 (n–2)f1~14(n–1)d 0~1ns2 價電子構型相似的元素在周期表中分別集中在 4個區(qū)(block) 就能夠寫出原子的價電子組態(tài) 上頁 下頁 目錄 返回 ◆ 主族元素 (maingroup elements): s區(qū)和 p區(qū)元素 ◆ 過渡元素 (transition elements): d 區(qū)元素 ◆ 內過渡元素 (inner transition elements): f 區(qū)元素 。 迄今所有的原子半徑都是在結合狀態(tài)下測定的 。 ◆ 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在電離能曲線上出現(xiàn)的小高峰 。 元素的電子親和能越大 ,原子獲取電子的能力越強 ,即非金屬性越強 。 ◆ 電子加進陰離子時排斥力起支配作用 , 發(fā)生吸熱過程 , 第二 、 第三電子親和能都為負值 。 事實上 , 第 2族原子的核電荷被兩個 s 電子屏蔽得如此有效 , 以致獲得電子的過程甚至成為吸熱過程 。 化合物 電負性元素 電正性元素 ClO2 (ClO化合物 ) O() Cl() HCl Cl() H() ◆ 電負性有不同的標度，使用時必須自洽。 電負性概念不能電離能和電子親和能概念用混 ! 與電負性概念不能電離能和電子親和能概念用混與上頁 下頁 目錄 返回 電負性變化的電負性變化的 形象表示形象表示Electron egat ivi ty電負性變化的電負性變化的 形象表示形象表示。 電負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討論 離子化合物 形成過程中的能量關系 ,例如熱化學循環(huán) 。如果原子 吸引 電 子 的趨勢相對較弱 ,元素在該化合物中則顯示電正 性 (electropositive)。 對第 1族元素而言 , 外來電子進入 ns軌道；但對第 2族元素而言 , 卻只能進入 np軌道 。 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 。 常以符號 Eea表示 ， 也有第一 、 第二 、 …之分 。 各級電離能的數值關系為 I1＜ I2＜ I3… . 。 記住下列術語的含義 !bloc ks bloc ks bloc ks 記住下列術語的含義上頁 下頁 目錄 返回 原子參數 Atomic parameters 原子半徑 Atomic radius 電離能 Ionization energy 電子親和能 Electron affinity 電負性 Electronegativity 上頁 下頁 目錄 返回 原子半徑 嚴格地講 ， 由于電子云沒有邊界 ， 原子半徑也就無一定數 。 與 你能聯(lián)系起周期 順序圖之間的關系嗎 ? 上頁 下頁 目錄 返回 采用 IUPAC推薦的族編號系統(tǒng) , 自左至右依次編為第 1至第 18族 。 (b) [Ar] (a) [Ar] 3d 4s 上頁 下頁 目錄 返回 根據 Hund’s rule, 下列三種排布中哪一種是氮原子的實際電子組態(tài) ? ↓ ↑ ↓↑ ↓↑ ↑ — — — — — — — — — — 1 s 2 s 2 px 2 py 2 pz ↓↑ ↓↑ ↑ ↑ ↑ — — — — — — — — — — 1 s 2 s 2 px 2 py 2 pz ↓↑ ↓↑ ↑ ↓ ↑ — — — — — — — — — — 1 s 2 s 2 px 2 py 2 pzQuestion 8 Solution 上頁 下頁 目錄 返回 為什么有些物質顯示順磁性 , 而另一些物質則顯示反磁性 ? Question 9 上頁 下頁 目錄 返回 原子 能級排列序列 光譜實驗序列 Cr Mo Cu Ag Au [Ar] 3 d 4 4 s 2 [Kr] 4 d 4 5 s 2 [Ar] 3 d 9 4 s 2 [Kr] 4 d 9 5 s 2 [Xe] 4 f 14 5 d 9 6 s 2 [Ar] 3 d 5 4 s 1 [Kr] 4 d 5 5 s 1 [Ar] 3 d 10 4 s 1 [Kr] 4 d 10 5 s 1 [Xe] 4 f 14 5 d 10 6 s 1 ◆ 記住一些重要的例外 , 它們與亞層半滿狀態(tài)和亞層全 滿狀態(tài)的相對穩(wěn)定性有關。 量子數 n l m ms 電子 A 2 1 0 電子 B 2 1 0 21?21上頁 下頁 目錄 返回 怎樣推算出各層 (shell)和各亞層(subshell)電子的最大容量 ? Question 7 Solution 由 泡利不相容原理 并結合三個軌道量子數之間的關系 , 能夠推知各電子層和電子亞層的最大容量 。 上頁 下頁 目錄 返回 (2) 構造原理 ◆ 最低能量原理 (The principle the lowest energy) : 電子總是優(yōu)先占據可供占據的能量最低的軌道 , 占滿能量較低的軌道后才進入能量較高的軌道 。 此圖不是順序圖 !上頁 下頁 目錄 返回 屏蔽和穿鉆 對一個指定的電子而言 ,它會受到來自內層電子和同層其他電子負電荷的排斥力 , 這種球殼狀負電荷像一個屏蔽罩 , 部分阻隔了 核對該電子的吸引力 （ 1） 屏蔽效應（ Shielding effect） J)(101 7 2 218n ZE ??? e e He e He+ 2σ 假想 He He+移走一個 e 需 1018 J +2 +2 e He 移走一個 e 需 1018 J 上頁 下頁 目錄 返回 屏蔽參數 σ 的大小可由 Slater 規(guī)則決定： 將原子中的電子分成如下幾組： （ 1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)… ◆ 位于被屏蔽電子右邊的各組， ? = 0 ◆ 1 ? 軌道上的 2 個電子間 ? = ，