原子结构与周期系

原子结构与周期系的思维导图，其中多电子原子的原子轨道能级：对于多电子原子的轨道能级，不仅要考虑电子和对其的吸引，还要考虑电子之间排斥力（n相同的轨道E也相同）。

原子结构与周期系

• 核外电子运动的特征
  • 量子化特征 E=hv
    • 氢原子光谱：原子光谱都是具有自己特征的不连续性光谱，即线状光谱，具有量子化特征
    • 玻尔原子模型
  • 波粒二象性
    • 德布罗意预言：实物微粒都具有波粒二象性
    • 电子衍射实验：证明了电子运动与光一样具有波动性。
• 核外电子运动状态的描述
  • 薛定谔方程
  • 波函数和原子轨道
    • 波函数：表示某个电子概率的波动
      • 径向部分决定大小
      • 角向部分决定形状
    • 四个量子数
      • 主量子数n(相当于电子层数），单电子原子中电子的能量只由n决定
      • 角量子数l：描述原子轨道形状，多电子原子中电子能量与n，l都有关
      • 磁量子数m：描述原子轨道在空间不同角度取向，只有当m=0时与pz对应
      • 决定原子轨道
      • 自旋量子数，只能取两个值，即-1/2或1/2
      • 描述电子运动状态
    • 概率密度和电子云
      • 概率密度用∅的平方表示
    • 波函数和电子云图形（重点没掌握的内容）
      • 原子轨道角度分布图：原子轨道角向部分与l，m有关，与n，离核半径r无关，他有正负，其意义表示一种对称性
      • 电子云角度分布图：原子轨道角向部分随着 θ与 φ 角变化关系图形，与n，r无关
      • 电子云径向分布图：表示概率密度随着半径r变化图
        • 壳层概率径向分布图，零点处叫节点，其所在面叫节面，电子出现概率为零
• 多电子原子结构和周期系
  • 多电子原子的原子轨道能级：对于多电子原子的轨道能级，不仅要考虑电子和对其的吸引，还要考虑电子之间排斥力（n相同的轨道E也相同）
    • 屏蔽效应——解释E1s<E2s<E3s,指的是其他电子对于一个电子的排斥作用抵消了一部分核电荷，削弱核电荷的吸引作用 z*=z-σ ，σ 表示屏蔽常数，z*表示有效核电荷
    • 钻穿效应——解释Ens<Enp<End<Enf,指的是由于角量子数不同，壳层概率径向分布不同而引起的能级能量变化
  • 基态原子的电子层
    • 能量最低原理：电子在原子轨道填充从最低能级1s开始使原子能量处于最低
    • 泡利不相容原理：在同一个原子轨道里面的两个电子自旋相反
    • 洪特规则:n,l都相等的等价轨道中，电子尽可能分占各个等价轨道，且自旋方向相同
      • 特例：在等价轨道中电子排布全充满、半充满和全空状态，体系能量最低最稳定
  • 原子结构划分
    • 周期：周期数=能级组数=电子层数
    • 族的划分：8个主族，8个副族
      • 主族：ⅠA-Ⅷ A
      • 副族：ⅠB-Ⅷ B
      • 族数=价电子层上电子数=最高氧化值
• 元素某些性质
  • 原子半径
    • 共价半径：同种元素的两个原子以单键结合时他们核间距离的一半称为原子的共价半径
    • 范德华半径：分子晶体中，相邻分子之间两个相邻非成键原子的核间距离的一半
    • 金属半径：金属晶体中，相邻两个接触原子核间距离的一半
    • 变化规律：从左到右依次减小，从上到下依次增大
  • 电离势
    • 定义：元素一个气态原子在基态时在最高能级失去一个电子成为气态的正一价离子消耗的能量称为第一电离势
    • 变化规律：从左到右依次增大，从上到下依次减小
      • 例外：第二族和第五族
  • 电子亲和势
    • 定义：元素的一个气态原子在基态时获得一个电子成为气态负一价离子放出的能量称为该元素第一电子亲和势
    • 变化规律：从左到右依次减小，从上到下依次增大
  • 电负性
    • 定义：分子中，元素原子吸引成键电子能力
    • 变化规律：从左到右依次增大，从上到下依次减小
• 一般来说金属元素电负性在2.0以下，非金属元素电负性在2.0以上，但他们没有绝对界限
• 拓展
• 徐光宪公式
  • 离子外层高低顺序：原子参加化学反应时首先失去的是（n+0.4l）值大的电子
  • 用于判断原子核外电子排布时轨道能级顺序，n+0.7l