无机化学第五章原子结构与元素周期律

无机化学第五章原子结构与元素周期律笔记，包括原子结构模型的建立、核外电子运动状态的描述、排布及能量、元素基本性质等。

原子结构和元素周期律

• 原子结构模型的建立
  • 认识原子
    • 化学原子论道尔顿：原子是化学反应的最小粒子
    • 质子电子中子X射线的发现
  • 原子结构模型
    • 葡萄干布丁-汤姆森 行星模型-卢瑟福 新原子结构模型-玻尔
      • 基础
        • 普朗克量子论 及爱因斯坦光电效应方程
          • E=hv,v为频率
          • 1eV=1.602×10-19J
          • 普朗克常量h=6.626×10-34J
      • 内容 (解释谱线原因及规律)
        • 核外电子在特定轨道(固定能量)运动，无干扰就稳定
        • 离核越远，能量越大
          • E=-13.6/n2 eV
        • 量子化跃迁，≥才跃迁
      • 局限
        • 氢原子->单电子、质子->氢原子光谱
        • 经典行星原子轨道，不能反映微观运动规律
• 核外电子运动状态的描述、排布及能量
  • 运动状态
    • 薛定谔方程
      • 波函数 R(r)径向Y(两个角度变量）角度部分
        • 波函数无明确的物理意义，指原子轨道，值由一组n、l、m确定
    • 量子数
      • n主量子数
        • 能层数
        • 意义
          • 只唯一决定氢原子及类氢离子的能量，E=-13.6×Z2/n2 eV
            • 电离能的计算
          • 描述电子出现最大概率区域离核远近
      • l角量子数
        • 取值0及后整数
        • 意义
          • 决定能量
            • 单电子体系，ns=np=nd=nf
          • 决定原子轨道的形状
      • m磁量子数
        • 取值：0、+/-1、+/-2按序加和
        • 意义
          • 原子轨道的取向，投影于z轴
          • 一般无关能量，三个p轨道能量简并
      • ms自旋磁量子数
        • 取值：±1/2
        • 意义：电子自旋角动量
      • 四大天王确定电子状态
    • 图形描述
      • 电子云图：波函数(确定原子轨道)平方（概率密度）的图像
        • 等概率密度面，界面图(画电子云轮廓图时取95%或大概率的环得到的圆形)
      • 电子云径向分布图
        • 径向概率密度分布图，递减
          • 薄球壳
        • 径向概率分布图，概率峰数n-l，节面n-l-1
          • 同n主峰相近
      • 角度分布图
        • 波函数的~，有±
        • 概率密度的~（Y的平方）无±、更瘦for Y＜1
  • 排布
    • 斯莱托规则：算屏蔽常数求近似能量
      • 屏蔽效应：其他电子的排斥
      • 钻穿效应
      • 先分组
    • 能级分裂ns＜np
    • 能级交错3d＞4s
    • 排布规则
      • 泡利原理
      • 洪特规则
        • 注意3特例
          • 24、29、46
      • 能量最低原理
        • 鲍林的原子轨道能级图
          • 科林的~，考虑核电荷数的影响
            • 原子序数越大，同能级能量降低
            • 能级交错
          • 徐光宪近似规则（能级能量）n+0.7l
          • 斜三角画法
• 元素基本性质
  • 认识元素周期表
    • 周期、族、分区、分界线、镧锕系
  • 原子半径
  • 电离能
  • 电子亲和能
  • 电负性
• 微观粒子的运动
  • 波粒二象性
    • 粒子同时具有波的特质(如衍射)和粒子的特质
  • 不确定原理
    • 单个粒子无法同时确定位移和速度
  • 统计学规律
    • 大量粒子的运动呈现统计学规律(如衍射)