原子结构和元素周期律

大一无机化学原子结构和元素周期律思维导图，包含原子的玻尔模型、 原子的量子力学模型、 多电子原子结构等。

原子结构和元素周期律

• 原子的玻尔模型
  • 氢原子光谱
    • 连续光谱
    • 线状光谱
  • 波尔的氢原子光谱
    • mvr=nh/2~ E=-B/n2
    • 基态 激发态 能级
• 原子的量子力学模型
  • 微观粒子的波粒二象性 入=h/p=h/mv
  • 测不准原理
  • 薛定谔方程 其解不是一个具体数值而是一个描述波的数学函数式 n,l,m
  • 四个量子数
    • 主量子数n
      • n=1~K n=2~L n=3~M n=4~N...n=7~Q
      • n值越大，表示电子出现的概率最大的区域里原子核越远，它的能量也越高
    • 角（副）量子数l决定原子轨道的形状
      • 同一层还可以分几个亚层，其就是来描述电子所在的亚层0=<l<=n-1
      • n=1时，l=0对应s亚层
      • n=2时，l=0,1对应s,p亚层
      • n=3时，l=0,1,2对应s,p,d亚层
    • 磁量子数m
      • 其就是描述轨道在空间的延伸方向
      • l=0时，m=0
      • l=1时，m=+-1,0
      • l=2时，m=+-2,+-1,0
      • ......
    • 自旋量子数ms
      • 描述电子自旋的运动状态，与轨道无关m取值为+-1/2表示电子按顺时针或逆时针方向自旋，自旋方向也常用箭头表示(上箭头即+，顺时针）
    • 多电子原子的原子轨道能量的高低由n和l决定；描述原子轨道要用三个量子数n,l,m;而描述原子轨道上电子的运动状态要用四个量子数n,l,m,ms.
  • 波函数与电子云
  • 角度分布图
• 多电子原子结构
  • 原子轨道能级图
    • 鲍林近似能级图
      • 能级交错
    • 科顿原子轨道能级图
  • 屏蔽效应和钻穿效应
    • 屏蔽效应越强，电子具有的能量也就越大
    • 钻穿效应即能级交错
  • 核外电子排布的一般规则
    • 泡利不相容原理
      • 同一轨道上最多只能容纳两个自旋方向相反的电子
    • 能量最低原理
      • 电子总是优先占据能量最低的空轨道，注意能级交错
    • 洪特规则
      • 特例 全充满，半充满，全空状态下比较稳定
• 元素周期表
  • 周期与能级组
    • 七个周期，周期数与能级组数相同
    • 各周其所含的元素的数目等于相应能级组等于相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数
  • 主族与副族
    • 七个主族，七个副族，一个零组，一个第八族（8，9，10），族数用罗马数字表示
  • 五个区
    • s区，d区，ds区，p区，f区
• 原子参数的周期性
  • 原子半径
    • 共价半径 同种元素的两个原子以共价键结合时，核间距的一半
    • 金属半径 金属晶体，相邻两原子核间距的一半
    • 范德华半径 两原子间没有形成化学键而只靠范德华力接近，核间距的一半
    • 同一周期从左到右，原子半径逐渐减小；同一主族从上到下，原子半径逐渐增加（有特殊）
  • 电离能与电子亲合能
    • 电离能是指气态基态原子失去电子所需的能量，又称电离势I1<I2<I3... 总体上同一周期从左到右依次增大（有特例，全空，半充满，全充满）
    • 电子亲合能是指气态原子在基态时得到一个电子形成气态负离子所需要的能量，又称电子亲和势，其大小反映了原子得到电子的难易程度，元素第一电子亲合能的绝对值越大，原子得电子能力越强，其非金属性也越强
  • 电负性
    • • 是元素的原子在分子中吸引电子的能力
      • 定义氟元素的电负性为4.0，从左到右依次增大，从上到下依次减小
      • 电负性与金属性相反