原子构造与周期表.ppt

科目:普通化學 國立員林崇實高工 化工科 張愉敏 第9章 原子構造與週期表 9-1　原子學說與原子構造 陰極射線實驗(1) 陰極射線實驗(2) 陰極射線實驗(3) 陰極射線實驗(4) 【結論】 1. 一個原子(直徑約10-10 m)的質量幾乎全部集中在原子 核。(原子核的直徑約10-15 ~ 10-14 m ) 2. 一個原子的質量約等於原子核內的質子與中子質量之 和，即質量數 = 質子數 + 中子數。 3. 原子大部分是空心，假如原子核如一個十元硬幣，電 子在原子核外的活動範圍大約是棒球場那麼大。 4. 核外帶負電的電子數等於核內帶正電的質子數，故原 子呈電中性。 電子組態原則 參考資料 東大圖書 普通化學I 台科大圖書 普通化學I 龍騰文化 基礎化學 9-2　電子組態 (3) 磁量子數(m?)： 磁量子數可決定軌域的空間方向，m?的值是 -? 與 ? 之間的整數值，即m? = 2 ? + 1個。 例如：? = 0 ， m? = 0；? = 1 ，m? = -1，0，1；? = 2 ，m? = -2，-1，0，1，2；…。 (4) 旋量子數 (ms)： 旋量子數可表示電子在同一軌域中旋轉方向，旋量子數只有+(1/2)及 –(1/2)兩種值，分別表示順時針旋轉及逆時針旋轉。 9-2　電子組態 3. 軌域的能量： (1) 能階由主量子數及角量子數之和來決定能階的大小，即『n +?』值來決定。『n +?』值愈大，軌域能階愈高。 『n +?』值相同時，則由n值決定，n值愈大，能階愈大。 (2) 同一主量子數n中副層軌域的能量不盡相同。 【例如】 在n = 3的階層中，有1個3s軌域、3個能量相同的3p軌域，以及5個能量相同的3d軌域，但是3s、3p、3d之軌域的能量不相同，其能量為3s＜3p＜3d。 ?多電子原子能階判斷法(1) ?多電子原子能階判斷法(2) ＊求n +?的值，其值越大，能階越高。 ＊當兩個能階的n +?值相同時，再參考n值，n值越大，能階就越高。 ※多電子原子之能階高低為： 1s ＜ 2s ＜ 2p ＜ 3s ＜ 3p ＜ 4s ＜ 3d ＜ 4p ＜ 5s ＜ 4d ＜ 5p ＜ 6s ＜ 4f ＜ 5d ＜ 6p ＜ 7s ＜ 5f ＜ 6d ＜ 7p 電子組態原則 ?遵守三項原則： 構築原理：電子進入軌域時，先進入較低能階的軌域，再 進入較高能階的軌域。 庖利不相容原理：每個軌域至多可容納2個電子，且在同 一軌域中的2個電子自轉方向必相反。 洪德定則：數個電子要進入同能階的同型軌域，電子先以 相同的自轉方向分別進入不同方位的軌域而不 成對，等各軌域均有1個電子時(半滿)，才允許 自轉方向相反之電子進入而成對(全滿)。 2px 2py 2pz 2px 2py 2pz 【例如】2p2 → ○ ○ ○ 或 ○ ○ ○ 2p5 → ○ ○ ○ 或 ○ ○ ○ 四種量子數的總整理 ± 1/2 ± 1/2 ± 1/2 ± 1/2 旋量子數ms -3,-2, -1,0, 1,2,3 -2-1, 0,1,2 -1,0,1 0 -2-1 ,0,1,2 -1,0 ,1 0 -1,0,1 0 0 磁量子數m? 32 18 8 2 14 10 6 2 10 6 2 6 2 2 電子數 分別全部 16 9 4 1 7 5 3 1 5 3 1 3 1 1 軌域數 分別全部 4f 4d 4p 4s 3d 3p 3s 2p 2s 1s 副層軌域 名稱 3 2 1 0 2 1 0 1 0 0 角量子數 n = 4 n = 3 n = 2 n=1 主量子數 9-2　電子組態【練習】 1.請寫出下列元素的電子組態及電子填入軌域的方式： (a) Na (b) N (c) Si (d) Mn (a) Na 1S2 2S2 2P6 3S1 或 [Ne] 3S1 ? ? ??? ? (b) N 1S2 2S2 2P3 ? ? ??? (c) Si 1S2 2S2 2P6 3S2 3P2 ? ? ??? ? ??? (d) Mn 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d5 4S2 ? ? ???