无机化学Lect原子结构和元素周期律.ppt

*LesterHalbertGermer(October10,1896–October3,1971)wasanAmericanphysicist.wave-particledualityofmatter**，**相当于光速(3×108m/s)的7％**ErwinSchr?dinger,NobelPrizeinPhysics(1933)(1887-1961,1933NobelPrizewinnerinPhysics)。求解薛定锷方程,就是求得波函数ψ和能量E;★解得的ψ不是具体的数值,而是包括三个常数(n,l,m)和三个变量(r,θ,φ)的函数式Ψn,l,m(r,θ,φ);★数学上可以解得许多个Ψn,l,m(r,θ,φ),但其物理意义并非都合理;★为了得到合理解,三个常数项只能按一定规则取值,很自然地得到前三个量子数.有合理解的函数式叫做波函数(Wavefunctions),它们以n,l,m的合理取值为前提.****：|M|=[l(l+1)]1/2?h/2?**：Mz=mh/2?**原子轨道——“atomicorbital”，区别于波尔的“orbit”.**Probabilitydensity**式中μ为电子和原子核的折合质量，e为基本电荷，ε0为真空介电常数，h为普朗克常数，Z为原子核所带电荷，n为主量子数。可见，能量只与主量子数有关，和角量子数、磁量子数无关。**主量子数相同的氢原子轨道的简并性。???**(1)右边组内的电子对左边组内的电子没有屏蔽作用,屏蔽常数为0。（2）（3）（4）。**注：一旦填充上3d电子后3d电子的能量又比4s能量低，如铜(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(3d10)(4s1)。**大量实验与理论研究表明，如果假定每个电子的运动是独立的，又假定所有电子的相互作用力可以集中到原子核上，那么，氢原子电子运动状态——能层、能级、轨道和自旋——的概念可以迁移到多电子原子上描述其电子运动状态，但对基态原子，必须遵循如下原理：**注意：能级交错现象是电子随核电荷递增填充电子次序上的交错，并不意味着先填能级的能量一定比后填能级的能量低。**例：25Mn1s22s22p63s23p63d54s23d5为:3dxy13dxz13dyz13dx2-y213dz21*2.金属半径（Metalradii，rM)在金属单质的晶体中，晶格中相邻两金属原子核间距离的一半。同种元素：rM/rc=1.1–1.2金属半径(a)与共价半径比较(b)元素rM/pmrc/pmrM/rcNa186154Na2(g)1.21Ca197174Ca2(g)1.13C91.4金刚石77.2C2(g)1.18Cu128117Cu2(g)1.09第89页,共114页，星期六，2024年，5月3.范德华半径（VanderWaalsradii，rv）当两个原子间只靠分子间的作用力即范德华力互相接近时，相邻两原子核间距的一半即为范德华半径。主要适用于稀有气体（0族元素）。同一元素共价半径rc与范德华半径rv的关系：rvrc原子半径与阳离子半径比较第90页,共114页，星期六，2024年，5月原子半径递变规律：同一周期必须指同一类型（rc,rM,rv）原子半径的变化。1.同一周期从左→右，原子序数Z↑，r↓：原因：Z*↑，使r↓；电子数目↑，电子互斥作用↑，使r↑。Z*和电子互斥作用互相制约，Z*占优势。稀有气体元素最外层处于全充满状态，电子间排斥力增大，且又是范德华半径，所以原子半径突然增大。第91页,共114页，星期六，2024年，5月短周期和长周期元素的原子半径变化短周期(第2、3周期)：电子填充在最外电子层，同层电子间屏蔽较弱，有效核电荷增加显著，而电子层数不变，核对外层电子吸引力逐渐加大，所以短周期元素原子半径从左到右递减较快。?Z=1,?Z*=1-?=1-0.35=0.65,?r?10pm.长周期(第4、5、6周期)；Z↑，增加的电子进入（n-1）d轨道，它对最外层（ns）的电子屏蔽