原子结构与元素周期系

无机化学第一章原子结构与元素周期系思维导图来啦！下图包括以下内容：原子结构的认识历程、元素通论、原子的核外电子排布、原子的电子层结构和元素周期表。

原子结构与元素周期系

• 原子结构的认识历程
  • 经典的原子结构模型
    • 德谟克利特——“世间万物皆由原子组成” 道尔顿——任一种元素都由原子组成，原子不可再分 汤姆逊——均匀的原子结构模型 卢瑟福——行星式带核的原子结构模型
  • 氢原子光谱的玻尔模型
    • 普朗克提出能量量子化 玻尔提出玻尔模型
• 量子力学模型对核外电子运动状态的描述
  • 核外电子运动的波粒二象性
    • 德布罗依给出德布罗依关系式:λ=h/P=h/mv 戴维森通过电子衍射实验证实了德布罗伊的假设
  • 核外电子运动状态的描述
    • 薛定谔提出薛定谔方程 ①将直角坐标化为球极坐标 ②变量分离 ③引入三个参数 若要描述一个电子的运动状态，则需引入第四个参数——自旋角动量量子数
• 原子的核外电子排布
  • 核外电子的排布规律
    • ①泡利不相容原理②能量最低原理③洪德原则
      • 电子层结构的三种表达方式： ⒈电子排布式⒉轨道排布式⒊以四个量子数表示原子核外的电子
  • 多电子原子的能级
    • 能级高低取决于n与l： n与l相同——简并轨道 n与l都不同，可能出现“能级交错”
• 原子的电子层结构和元素周期系
  • 原子的电子层结构与周期的划分
    • ⑴元素所在周期等于该元素原子的电子层数或最外层电子数n ⑵某一周期所能容纳的元素数目等于相应能级组的各个亚层轨道所能容纳电子数
  • 原子的电子层结构与族的划分
    • 元素所在族号就等于其外围电子层上的电子总数（He、镧系、锕系元素除外）
  • 原子的电子层结构与元素的分区
    • 元素周期表可根据元素的外围电子构型分为s、p、d、f四个区
• 元素通论
  • 元素性质与元素的原子结构
    • 原子半径：①共价半径②金属半径③范德华半径
      • 同一周期（除18族）中，随原子序数递增，s区和p区元素的原子半径逐渐减小 d区元素新增电子排在次外层（n-1）d轨道上，内层电子对外层电子的排斥作用较大，因而原子半径只是略有减小 到了11、12族，由于（n-1）d轨道完全充满，原子半径反而增大 f区元素新增电子排在（n-2）f轨道，内层电子排斥作用更强，使镧系元素原子半径减少幅度更小，称为“镧系收缩”
    • 电离能
      • 气态原子在基态时失去一个电子所需要的能量称为第一电离能 电离能大小反映了原子失去电子的难易程度 同一周期，从左到右元素的原子半径逐渐减小，元素的电离能呈增大趋势 （Be和Mg由于ns亚层上的电子已成对，与相邻元素相比，它们的电离能稍大 N和P由于np亚层上的电子已经半充满具有较稳定的结构，因而它们的电离能也比相邻元素稍高）
    • 电子亲和能
      • 气态原子在基态时获得一个电子放出的能量称为第一电子亲和能 亲和能大小反映了元素的原子得电子的难易程度 同周期元素，电子亲和能逐渐减小 （氮族元素由于其原子是半充满的稳定结构，亲和能代数值较大） 同族s区、p区元素中，电子亲和能的代数值总的趋势是增大的 （但是O元素和F元素的电子亲和能代数值大于同族的S元素和Cl元素——这是由于O和F的原子半径小，电子密度大，电子间排斥力较大，原子得电子时放出能量较少 而S和Cl的原子半径大，还有空的d轨道可容纳电子，电子间排斥力小，形成负离子放出能量多）
    • 电负性
      • 电负性是指原子在分子中吸引电子的能力 同一周期元素从左到右，随着原子序数递增，电负性递增 电负性大小可以用来衡量元素金属性和非金属性强弱
    • 氧化态
      • 当分子中原子之间的共用电子对被指定属于电负性较大的原子之后，各电子所带的形式电荷数就是氧化态 在化学反应中参与形成化学键的电子称为价电子 价电子所在亚层称为价层 原子的价电子结构是指价层的电子排布式（价层上的电子不一定都是价电子）
• s、p区同族元素，从上到下电离能减弱 原子电离时，总算先电离出最外层电子
• 微观粒子波动性是大量粒子统计行为的结果
• 一般将微观粒子产生的波称为物质波或德布罗伊波