原子结构和元素周期系

四川大学近代化学基础第三版第一章思维导图，本章是关于原子结构和元素周期系的内容概述，学习价值高，欢迎下载。

原子结构和元素周期系

• 微观粒子运动的特殊性
  • 氢原子光谱和原子轨道能级
    • 能量量子化
    • 玻尔原子轨道能级
  • 微观粒子运动的波粒二象性
    • 德布罗意波
  • 微观粒子运动统计规律
    • 海森伯不确定定理
    • 概率
    • 概率密度
• 单电子体系核外电子运动的近代描述
  • 波函数和原子轨道
    • 原子轨道
      • 径向波函数
      • 角度波函数
      • 量子数
        • 限制关系
  • 概率密度和电子云
    • 电子云
    • 节面
  • 原子轨道及电子云的角度分布图
    • 电子云比角度轨道略瘦
    • 正负代表Y的正负
  • 原子轨道及电子云的径向部分
  • 四个量子数
    • 主量子数 n
      • 决定轨道能量的高低
        • 主量子数n 1 2 3 4 5 6 7... 电子层符号 K L M N O P Q...
    • 角量子数 l
      • 决定原子轨道或电子云的形状
      • 一个主层中l有多少个值就表示该层中有多少个形状不同的亚层
    • 决定电子轨道运动的能量
    • 磁量子数 m
      • 决定原子轨道在空间不同伸展方向
        • 在第n个主层上，有n∧2个轨道
    • 自旋量子数 ms
      • 决定电子运动的自旋方向
        • 顺时针
          • ＋1/2
        • 逆时针
          • -1/2
    • n为自然数(1.2.3…) l≤n-1 (0.1.2…) lml≤l (0.±1.±2...)
  • 泡利不相容原理
    • 同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的两个电子
  • 电子层最大容量原理
    • 最多可容纳2n∧2个电子
• 多电子原子结构和周期表
  • 多电子原子轨道能级图
    • 科顿能级图
    • 屏蔽效应
    • 钻穿效应
    • 鲍林近似能级图
  • 核外电子排布
    • 原子核外电子排布三原则
      • 泡利不相容原理
        • 在同一原子中，每个轨道上最多只能容纳自旋方向相反的两个电子
      • 能量最低原理
        • 电子在原子轨道上的排布应使整个原子体系能量处于最低
      • 洪特规则
        • 在等价轨道上，电子尽可能以自旋平行的方式分占不同轨道
        • 等价轨道上全满、半满、全空较稳定
    • 基态原子核外电子排布
      • 价电子层
      • 价电子构型
      • 原子实
    • 简单基态阳离子的电子排布
      • n+0.4l
      • 五种电子构型
  • 原子的电子层结构与元素周期表
    • 原子的外层电子结构和元素的分区
      • s
      • d
      • ds
      • p
      • f
    • 核外电子排布和周期表的关系
      • 元素的电子层数＝能级组中最高主量子数＝周期数（钯除外）
      • 主族元素原子的价电子层数＝该元素在周期表中的族数
• 原子结构与元素性质变化的周期性
  • 有效核电荷数的周期性
  • 原子半径
    • 原子核到最外层电子的平均距离
      • 共价单键半径
        • 同种元素的两个原子以共价单键结合时核间距的一半
      • 金属半径
        • 金属单质晶体中，两个相邻金属原子核间距的一半
      • 范德华半径
        • 分子间
    • 变化规律
      • ⑴ 同一元素 r(负离子）＞r(原子）＞r（正离子）
      • ⑵ 同一周期 随原子序数的增加原子半径逐渐减小（长周期特殊）
      • ⑶ 一般是由上至下r增大
        • 镧系元素整个系列的原子半径缩小的现象成为镧系收缩
  • 电离能（I)
    • 第一电离能 第二电离能 kJ/mol或eV
    • 电离能是衡量某原子是否容易失去电子成为阳离子的标准
      • 电离能越小，表示该元素的原子越易失去电子，金属性越强
    • 变化规律
      • (1) 同一元素 I1＜I2…
      • （2）同一主族 随原子序数的增大，电子层数相应增多，核电荷数和原子半径都在增加，原子半径增大起主导作 用。故同一主族内，I随核电荷数增大而减小。 副族元素的电离能变化幅度小，且不规则
      • （3）同一周期 从左到右电离能变化总趋势增大，但受外电子层结构的影响有曲折起伏
  • 电子亲和能（A）
    • 元素的电子亲和能绝对值越大，表示该元素的原子越易获得电子，非金属性也就越强
    • 一般来说，电子亲和能随原子半径的减小而增大，即在同一周期中是按从左到右的方向增大，在同一族中是按由上到下的方向减小
  • 元素的电负性
    • 衡量原子在分子中吸引成键电子的能力，指定氟的电负性作为定量标度 电负性是个相对比较值
    • Χ=1/2(I1+A)
    • 周期变化规律
      • 同一周期从左到右，电负性递增
      • 同一主族从上到下，电负性递减
      • 副族元素没有明显递变规律
    • 定性说明问题
      • 元素的电负性越大，非金属性越强，金属性越弱
      • 一般金属元素电负性小于2，非金属元素电负性大于2
• 46 Pd