【正文】 這可用洪特規(guī)則加以解釋。 增大的幅度隨周期數(shù)的增大而減小。 副族元素的電離能變化幅度較小，而且不規(guī)則，這是由于它們新增電子填入（ n1） d軌道，以及 ns與 (n1)d軌道能量相近的緣故。） 二、電離能 (ionization energy) 使處于基態(tài)的氣態(tài)原子或離子失去一個電子所需要的最小能量。而第五、第六周期同一副族中兩個元素的原子半徑非常接近，這是因為在第六周期的第 Ⅲ B族和第 Ⅳ B之間還有一個鑭系元素的存在，一共有 14種，鑭系元素的最后一個電子填充在 4 f軌道上，隨原子序數(shù)的增大，原子半徑略有減小，跟在它后面的其他副族元素的半徑也相應減小，變得跟上一周期中同族的原子半徑非常接近，這一現(xiàn)象叫“ 鑭系收縮 ”。從 Ⅷ 族開始，隨著屏蔽作用的增強，原子半徑甚至出現(xiàn)了增大的趨勢。非金屬的原子范德華半徑約等于它們的負離子半徑。如， Cl2分子中， ClCl分子的核間距的一半（ 99pm)為 Cl原子的共價半徑。 元素性質(zhì)的周期性變化與原子結(jié)構(gòu)的關系 一、原子半徑 因為電子在核外空間出現(xiàn)的幾率沒有明確的界線，所以實際上原子不存在固定的半徑。 （ 2）已知某元素在第四周期、 Ⅶ A族，指出是什么元素。 電子層結(jié)構(gòu)與元素的分區(qū) ） s 區(qū)： 21 nsns 、 （ Ⅰ A、 Ⅱ A） p 區(qū)： 612 ?npns （ Ⅲ A— Ⅷ A、 0族） d 區(qū)： 281)1( nsdn ?? （ Ⅲ B－ Ⅷ ） ds 區(qū)： 2110)1( ?? nsdn （ Ⅰ B、 Ⅱ B） f 區(qū)： 2140)2( nsfn ?? （鑭系、錒系元素） 原子的價層電子構(gòu)型直接影響著元素的性質(zhì)。 周期中元素數(shù)目＝相應能級組中原子軌道所能容納的電子總數(shù) 第一周期： 1s 2種元素 第二周期： 2s、 2p 8種元素 第三周期： 3s、 3p 8種元素 第四周期： 4s、 3d、 4p 18種元素 第五周期： 5s、 4d、 5p 18種元素 第六周期： 6s、 5d、 4f、 6p 32種元素 第七周期： 7s、 6d、 5f、 7p（應有 32種元素，實際為 23種） （二）族 族是根據(jù)外層電子構(gòu)型來劃分的。 （一）周期 周期是根據(jù)電子層數(shù)來劃分的。 門捷列夫發(fā)現(xiàn)是科學發(fā)展的必然結(jié)果。 二十世 發(fā)現(xiàn)了電子和質(zhì)子、中子， 摩斯萊 (Moseley)的研究成果告訴我們，周期表中元素排列順序是以核電荷為依據(jù)，而不是原子量。 門捷列夫的元素周期表不是機械地按當時已知元素的原子量大小順序排列，它還考慮到元素的性質(zhì)和修正前人測錯原子量等。直到 1869年俄國化學家門捷列夫（ MendeleevD）首先成功地指出“按照原子量大小排列起來的元素，在性質(zhì)上呈現(xiàn)明顯的周期性”。也即是說原作總是首先失去最外層電子。 29Cu+： 3s23p63d10（ 18構(gòu)型）， 29Cu2+： 3s23p63d9（ 9～ 17構(gòu)型）。 26Fe： 2662622 4333221 sdpspss20 當原子序數(shù)較大時，為了書寫方便，常把內(nèi)層電子分布用相應的稀有氣體元素代替，叫做“原子實”，然后寫出外層電子分布： 26 Fe： ? ?26 43 sdAr（ 18Ar： )33221 62622 pspss19 K： ? ? 14sAr 元素陽離子的外層電子構(gòu)型類型有： A、 8e 或 2e構(gòu)型，如 11Na+： 2s22p6； B、 9～ 17構(gòu)型，如 26Fe2+： 3s23p63d6； C、 18e構(gòu)型，如 29Cu+： 3s23p63d10； D、 (18+2)e構(gòu)型，如 50Sn2+： 4s24p64d105s2。 電子填充順序 三、洪特規(guī)則 在 n 和 l 相同的等價軌道上分布的電子，總是盡可能分占不同的軌道，并且自旋平行（自旋狀態(tài)相同） 。 由泡利不相容原理我們可以推知： 每個 原子軌道最多只能容納兩個電 子 。當然，有個別元素的電子分布式不完全遵循三原則，這時候，我們當然應該以光譜實驗的結(jié)果為準，不要硬拿三原則去套。 ?優(yōu)點： 1 反映出 H原子軌道的 ?簡并性。 2）隨原子序數(shù)的增加，核電荷的增加，核對電子的吸引力也增加，使得各種軌道的能量都降低了。 4s的主峰比 3d的主峰離核更遠，但 4s的角量子數(shù)比 3d小，圖上出現(xiàn) 3個小峰較接近原子核， 4s電子比 3d的滲透力強，其結(jié)果降低了 4s軌道的能量，而且這種能量降低超過主量子數(shù)增加引起的能量升高作用，導致軌道能級交錯，最終結(jié)果是 E4s E3d 3d,4s的徑向分布圖 ?科頓 (Cotton F. A .)能級圖： 1962年美國無機結(jié)構(gòu)化學家科頓（ Cotton）用最簡潔的方法總結(jié)出周期表中元素原子軌道能量高低隨原子序數(shù)增加的變化規(guī)律，如圖所示。兩個效應的共同作用使能級發(fā)生分裂和能級交錯。 如圖所示：主量子數(shù) n相同的 3s、 3p、 3d電子中，角量子數(shù)l最小的 3s電子的徑向分布峰個數(shù)最多，共有三個，其中一個小峰離核較近。這種電子可以避免其它電子的屏蔽，又能增強核對它的吸引力，使其能量降低。 ?例子：計算 Sc原子一個 3s電子和一個 3d電子各自的能量。 4）被屏蔽電子為 nd或 nf時，則位于它左邊各組電子對它的σ ＝ 。 屏蔽效應： 氫原子核電荷 Z＝ 1，核外只有一個電子，只存在這個電子與原子核的作用力，電子能量僅與主量子數(shù)有關。 缺點：表明所有的原子軌道能級次序是相同的；反映不出能級的能量和元素的原子序數(shù)的關系。 （ n + )整數(shù)部分相同的原子軌道為同一能級組。 多電子原子的能級 —— 鮑林原子軌道能級圖）。 2186。 由薛定諤方程解出的每一個波函數(shù)都對應著相應的能量值：ψi～ Ei。電子云圖也就是小黑點圖。 電子云的角度分布 ） 結(jié)論，電子的波函數(shù)的平方 |Ψ|2與電子出現(xiàn)的幾率密度成正比。 角度分布 10 圖形中的“＋”、“－”號，表示的是函數(shù)值的正負（波函數(shù) 表達式中有 θ 、 φ 的三角函數(shù)，在不同象限有正、負之分），而不是正負電荷。 原子軌道的角度分布 ）這就是 s、 p、 d軌道的角度分布圖。 (見下圖 )如 2s除在 r=5a0處有一主峰，在 a0處還有一個較小的峰，至于 3s除主峰外，在離核較近處尚有二個小峰，這種鉆穿現(xiàn)象是電子具有波動性的必然反映。表明在波爾半徑處，厚度為 dr的薄層球殼內(nèi)電子出現(xiàn)的幾率最大 (3)徑向分布圖中還有極小值，即 D(r)為零 (不包括原點 )。將 4?r2[R(r)]2dr除以 dr即得單位球殼中電子的幾率分布，令 D(r)= 4?r2[R(r)]2， D(r)是 r的函數(shù)， 稱為徑向分布函數(shù)，若以 D(r)為縱坐標，以 r為橫坐標作圖，可得氫原子各種形狀的徑向分布圖。一般把波函數(shù)分為角度部分和徑向部分，分別用圖形表示出來。盡管 我們不知道波函數(shù)本身的具體數(shù)值，但從四個量 子數(shù)的取值，我們?nèi)匀豢梢粤私怆娮舆\動的有關 信息。 取值范圍： 21??sm 通常用 “ ↑ ” 、 “ ↓ ” 來表示 。 n＝ 1 ： l＝ 0， m＝ 0 1個軌道 （ 1s） n＝ 2 ： ????????1,1,0,10,0mml 4個軌道 （ 2s、 2px、 2py、 2pz n＝ 3： ???????????????2,1,2,1,0,21,1,0,10,0mmml 9個軌道 （ 3s、 3px、 3py、 3pz、 3dxy、 3dxz、 3dyz、 ） ∴ 每個電子層中的軌道數(shù)＝ n2 （或者說：每個電子層中原子軌道的運動狀態(tài)有 n2 種） 222 33 yxZ dd ?、自旋量子數(shù) ms： 表示電子的自旋運動狀態(tài) 。 l （可以取 2l＋ 1個值） l＝ 1， ????????)(1)(1)(0yxzPPPm 說明 p軌道在空間有三個不同的取向， 分別用 px、 py、 pz來表示這三個不同取向的原子軌道。 同一形狀的原子軌道（ l 相同），在空間會有不同的取向，用 m來表示。 符號： s， p， d， f 例如： n＝ 3， l＝ 0， 1， 2 l 可以有三個取值。 n： 1 2 3 4 5 6 7 光譜符號： K L M N O P Q 角量子數(shù) l(angular quantum number)： 電子在核外運動時，同一電子層中的電子，能量仍然稍有差別，所以電子層還可以細分為若干個不同的電子亞層。 ∴ 稱主量子數(shù)。常用“ ↑”和“ ↓”表示其自旋方向。 除了上述三個量子數(shù)外，在量子力學中，為了解釋原子光譜中的精細結(jié)構(gòu)（ Na的譜線解釋），提出了電子自旋的假設，引入了第四個量子數(shù)，自旋量子數(shù) ms。 177。Y (θ,φ) R(r) 代表函數(shù)的徑向部分，只有一個變量。這樣的方程由許多解，但并非每個解都有意義，為了求得合理的解，引入了稱為量子數(shù)的三個重要特征參數(shù)：主量子數(shù) n；角量子數(shù) l；磁量子數(shù) m。 電子衍射示意圖 波函數(shù)不象經(jīng)典的機械波那樣有非常直觀的物理圖像，但它卻有非常明確的物理意義。 微觀粒子的運動所遵循的是統(tǒng)計性規(guī)律，波函數(shù)正是為描寫粒子的這種統(tǒng)計行為而引入的。 實物粒子的波函數(shù)在給定時刻，在空間某點的模（振幅）的平方 |?|2 與該點鄰近體積元 dV的乘積，正比于該時刻在該體積元內(nèi)發(fā)現(xiàn)該粒子的概率 W。 玻恩在這個基礎上，提出了關于波函數(shù)的統(tǒng)計解釋： 波函數(shù)模的平方 代表時刻 t 、 在 處 粒子出現(xiàn)的幾率密度。 用這種觀點分析實物粒子衍射實驗，可以看到在衍射極大值處，波函數(shù)的振幅平方 ??＊ 具有極大值，在衍射極小值處，波函數(shù)的振幅平方 ??＊ 具有極小值。但是，這兒的原子軌道不是通常意義上軌道的概念，它跟玻爾理論中的定態(tài)軌道也絕對不是一回事。每個 Ψ都代表電子的一種空間運動狀態(tài)，每種狀態(tài)都有確定的能量 E。 Ψ和 m可以解出具體的值。 即是說， 波函數(shù)是描述電子運動狀態(tài)的數(shù)學函數(shù)式。因此，量子化學借用了物理學中波的描述方法，用波函數(shù)來描述電子的運動狀態(tài)。 對于電子來說，它在原子核外運動， 原子半徑的數(shù)量級為 10－ 10m， Δx 應該小于 10－ 11m。 宏觀物體有連續(xù)可測的運動軌道，可追蹤各個物體的運動軌跡加以分辨；微觀粒子具有幾率分布的特征，不可能分辨出各個粒子的軌跡。落到 P點的電子，其 px＝ psin?，即△ px △ px＝ psin?＝ p?/D=h/D，而 △ x＝ D 所以 △ x△ px＝ h，考 慮 二 級 以上衍射， △ x△ px≥h ?2hpx ????測不準關系是經(jīng)典力學和量子力學適用范圍的判據(jù) : 例如， ， v＝ 1000m/s，若△ v＝ v1%，則， △ x＝ h /（ m△ v）＝ ?10－ 33m，完全可忽略，宏觀物體其動量和位置可同時確定；但對于相同速度和速度不確定程度的電子， △ x＝ h /（ m△ v）＝ ?10－ 5m，遠遠超過原子中電子離核的距離。 ? 測不準原理是由微觀粒子本身特性決定的物理量間相互關系的原理。所以， 波粒二象性是一切微觀粒子的一種特性 。 關于愛因斯坦和德布羅依理論之比較 愛因斯坦 德布羅依 光的 波粒 二象性 實物粒子的波粒二象性 已有光電效應，光的反射等粒子性規(guī)律 沒有任何微觀粒子具有波動性的例證 指出具有波動性的光具有粒子性 指出具有粒子性的微觀粒子具有波動性 關系式： ?＝ h/p 關系式： ?＝ h/mv 無靜止質(zhì)量