第九章原子结构和元素周期律
原子结构元素周期律和周期表
汇报人：XX
副族元素： 包括1930号元素， 具有相似 的化学性 质
过渡元素： 包括3136号元素， 具有相似 的化学性 质
稀有气体 元素：包 括118号 元素，具 有相似的 化学性质
主族元素：原子最外层电子数为1-8，化学性质稳定，不易发生化学反 应
副族元素：原子最外层电子数为9-18，化学性质活泼，容易发生化学 反应
意义：元素周期表可以帮助我们理解和预测元素的电子排布和化学键类型。
局限性：元素周期表不能完全预测元素的电子排布和化学键类型，例如过渡金属和稀土元素的 电子排布和化学键类型。
PART FOUR
指导化学反应的设计和优化
提供元素分类和命名的依据
解释元素性质的周期性变化 预测新元素的存在和性质
帮助理解化学键的形成和性 质
指导元素分离和提纯的方法 选择
预测新材 料：根据 元素周期 表，可以 预测新材 料的性质 和性能
材料设计： 根据元素 周期表， 可以设计 出满足特 定需求的 新材料
材料优化： 根据元素周 期表，可以 对现有材料 进行优化， 提高其性能
材料筛选： 根据元素 周期表， 可以筛选 出适合特 定应用的 材料
元素周期表的人工智能 应用：利用人工智能技 术，实现元素周期表的 智能推荐和决策支持
科普教育：通过科普书籍、讲座、展览等方式，向公众普及原子结构和元素周期律的 知识
传播途径：利用互联网、社交媒体等平台，扩大原子结构和元素周期律的传播范围
教育创新：开发新的教育工具和方法，如虚拟现实、互动游戏等，提高公众对原子结 构和元素周期律的兴趣和认知
原子结构：原子由原子核和电子组成，原子核由质子和中子组成
人民卫生出版社第7版《基础化学》第九章
第一节 氢原子的结构
五． 要点 • 电子具有波粒二象性，电子波是概率波。 • 电子等微观粒子遵守测不准原理。原子中电子 运动状态体现为在核外空间出现的概率。 • 电子的运动状态用波函数ψ描述。波函数ψ2表 示电子的概率密度。 • 每一ψ对应一确定的能量值，称为定态。电子 的能量具有量子化的特征，是不连续的。基态 时能量最小，比基态能量高的是激发态。
第二节 量子数和原子轨道
一． 量子数 量子数组合和原子轨道数
轨道角动 主量子 量量子数 数n l 1 0 0 磁量子 数m 0 0 波函数ψ ψ1s ψ2s 同层轨 道数 （n2） 1 容纳电 子数 （2n2） 2
2 1
0 ±1
ψ2p ψ2p ψ2p
z x
4
y
8
第二节 量子数和原子轨道
一． 量子数 量子数组合和原子轨道数
一． 量子数 1. 主量子数（principal quantum number） • 符号 n，可以取任意正整数值，即 n = 1，2，3，… • 它是决定电子能量的主要因素。氢原子只有一 个电子，能量只由n决定
多电子原子存在静电排斥，能量还取决于 l。
RH En 2 n
第二节 量子数和原子轨道
第二节 量子数和原子轨道
一． 量子数 2. 轨道角动量量子数（orbital angular momentum quantum number） • 符号 l ，它只能取小于 n 的正整数和零 l = 0、1、2、3 … (n – 1)，共可取n个值 • 它决定原子轨道的形状（n 种）。
第二节 量子数和原子轨道
第一节 氢原子的结构
一．氢光谱和氢原子的玻尔模型 4. Bohr 的氢原子模型
• Bohr运用量子化观点，成功地解释了氢原子的 稳定性和不连续光谱。但未能冲破经典物理学 的束缚，不能解释多电子原子光谱，甚至不能 说明氢原子光谱的精细结构。Bohr理论属于旧 量子论。电子等微观粒子的运动不遵守经典物 理学规律，必须用量子力学方法来描述。
原子结构与元素周期律课件
展示问题 学点一 学点二 学点三 学点四
板书展示 三 组 四 组 六 组 七 组
点评 二 组 五 组 八 组 十 组
针对训练 错的较多的） （错的较多的） 3、6 、 9、12、13 、 、
口述展示 九 组
一 组
展示要求：快速（ 分钟）、规范 分钟）、规范、 展示要求：快速（6分钟）、规范、注意小结 点评要求：语言规范、简洁、 点评要求：语言规范、简洁、注意总结和拓展补充 其余同学认真倾听、记好笔记、 其余同学认真倾听、记好笔记、大胆质疑补充
元 素 周 期 律
微粒半径大小比较
一看电子层数：电子层数越多半径越大； 一看电子层数：电子层数越多半径越大； Na > Na+， K>Na 二看核电荷数：电子层数相同时， 二看核电荷数：电子层数相同时，核电荷数越 大半径越小。 大半径越小。 S2-> Cl-> K+ > Ca2+; 三看电子数：电子层和核电荷数都相同时， 三看电子数：电子层和核电荷数都相同时，电子 数越多半径越大。 数越多半径越大。 ﹣ S2﹣> S
课本、 课本、复习学案
复习：原子结构与元素周期律
学习目标
通过复习，认识原子核的结构； 通过复习，认识原子核的结构；并掌握构 成原子各微粒之间的关系； 成原子各微粒之间的关系；会描述AZX的 的 含义；知道元素、核素和同位素的含义。 含义；知道元素、核素和同位素的含义。 通过复习，了解核外电子排布的规律， 通过复习，了解核外电子排布的规律，会写 1-18号元素原子的结构示意图；知道原子核外 号元素原子的结构示意图； 号元素原子的结构示意图 电子排布、 电子排布、原子半径和主要化合价的周期性变 化，认识元素周期律
9.下列粒子结构示意图中不正确的是（ ） 下列粒子结构示意图中不正确的是（ 下列粒子结构示意图中不正确的是
基础化学习题09
第九章原子结构和元素周期律首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题答案难题解析[TOP]例9-1 什么是原子轨道？原子轨道是什么样子？析原子轨道不是像月球绕地球运动或地球绕太阳运动的那种圆形或椭圆形的运动轨迹，因为原子核外的电子具有波粒二象性，不可能同时有确定的位置和速度，也就无法按照一定方向行进。
电子的运动并不是没有规律可循：我们不能知道某一刻电子在什么位置，但是我们能知道它出现在那个位置的可能性有多大。
为了表达这样的概率，人们发现了波函数。
波函数的几何图形就是原子轨道的形状。
答原子中的电子在核外空间出现的概率是通过波函数描述的，波函数的平方的意义是电子在核外空间出现的概率密度。
习惯上把这种描述电子运动的波函数称作原子轨道。
原子轨道的角度部分和径向部分可以用几何图形表现出来。
角度部分的几何图形是原子轨道的形状，如s轨道是球形的，p轨道是哑铃形的。
径向部分的图形是曲线，例如径向分布函数曲线的峰表现据原子核一定距离处电子概率的极大值。
例9-2 概率密度、概率、径向分布函数之间是些什么关系？析概率就是可能性。
电子在原子核外的整个无限区间出现的概率为1，在空间某一有限区域出现的概率必小于1。
这个空间区域电子概率的大小与空间区域的大小和概率密度有关，是这两个因素的总体体现。
答概率密度反映了电子在原子核外的某一点周围微小区域单位体积内出现的概率，概率密度与此微体积的乘积就是这个微区域的电子概律；把微体积扩大到无限空间，概率等于1。
如果把微小区域定义为离原子核一定距离的球形表面乘以表面上微壳层的厚度，那么概率密度函数乘以求表面积所得到的径向分布函数，表现了离原子核一定距离处电子概率的大小。
例9-3 为什么周期表中从左到右原子半径减小，从上到下原子半径增大？非金属元素的原子一般都比金属原子小吗？析原子半径的大小可以表现为电子出现的平均概率离原子核的远近，或者直接说电子离核的远近，它受核对电子吸引力大小的直接影响。
第九章 原子结构和元素周期律
第九章原子结构和元素周期律一、选择题1. 某原子的基态电子组态是[Xe]4f145d106s2，该元素属于( )A. 第六周期，IIA族，s区B. 第六周期，IIB族，p区C. 第六周期，IIB族，f区D. 第六周期，IIA族，d区E. 第六周期，IIB族，ds区2. 某一电子有下列成套量子数(n、l、m、s)，其中不可能存在的是( )A. 3，2，2，1/2B. 3，1，-1，1/2C. 1，0，0，-1/2D. 2，-1，0，1/2E. 1，0，0，1/23.下列说法中，正确的是( )A. 主量子数为1时，有自旋相反的两个轨道。
B. 主量子数为3时，3s、3p、3d共三个轨道。
C. 在除氢以外的原子中，2 p能级总是比2s能级高。
D. 电子云是电子出现的概率随r变化的图像。
E. 电子云图形中的小黑点代表电子。
4. 基态29Cu 的电子组态是( )A. [Ar]4s23d4B. [Kr] 3d44s2C. [Ar] 3d104s1D. [Xe]4s13d5E. [Xe] 3d44s25. Ne的E l s与Kr的E l s相比，应有( )A. E l s(He) = E l s(Kr)B. E l s(He)＜E l s(Kr)C. E l s(He)＞E l s(Kr)D. E l s(He) ＜＜E l s(Kr)E. 无法比较。
6. 在多电子原子中，决定电子能量的量子数为( )A.nB. n和lC. n，l和mD. lE. n，l，m，和s7. 某原子的基态电子组态是[Kr]4d105s25p1，该元素的价层电子是( )A. 4d105s25p1B. 5s25p1C. 5p1D. 4d10E. 4d105p18. 基态19K原子最外层电子的四个量子数应是( )A. 4，1，0，1/2B. 4，1，1，1/2C. 3，0，0，1/2D. 4，0，0，1/2E. 4，1，-1，1/29. de Broglie关系式是( )A. Δx·Δp≥ h / 4πB. hν= E2 - E1C. λ= h / pD. λ= c /νE. p = mν10.填电子时下列能级能量最高的是( )A. n = 1，l = 0B. n = 2，l = 0C. n = 4，l = 0D. n = 3，l = 2E. n = 2，l = 111.下列能级属于同一个能级组的是( )A. 3s3p3dB. 4s4p4d4fC. 6p7s5f6dD. 4f5d6s6pE. 2s2p3s12.下列关于电子亚层的正确说法是( )A. p亚层有一个轨道B. 同一亚层的各轨道是简并的C. 同一亚层电子的运动状态相同D. d亚层全充满的元素属主族E. s亚层电子的能量低于p亚层电子答：1.E 2.D 3.C 4.C 5.C 6.B7.B 8.D 9.C 10. D 11.D 12.B二、填空题1.屏蔽作用使电子的能量，钻穿作用使电子的能量。
原子结构与元素周期律的深入理解
原子结构与元素周期律的深入理解原子结构与元素周期律是化学领域中两个基础概念，对于理解化学现象和性质具有重要的意义。
本文将从原子结构和元素周期律的角度对这两个概念进行深入理解和探讨。
一、原子结构的基本组成原子结构的基本组成由原子核和电子云两部分构成。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成。
质子带有正电荷，中子不带电荷。
电子云则包围着原子核，其中电子带有负电荷。
原子核中的质子数量决定了原子的原子序数，也即元素的周期表位置。
中子的数量可以变化，称为同位素。
电子的数量则与质子数量相等，保持了原子整体电荷的中性。
二、电子的能级和轨道电子云可以分为不同能级，每个能级可以容纳一定数量的电子。
在基态下，电子首先填充低能级，然后逐渐填充高能级。
根据能级理论，第一能级最低，依次为第二、第三能级等等。
每个能级又可进一步细分为不同的轨道。
最常见的是s、p、d和f轨道。
s轨道是最基础的轨道，可以容纳最多两个电子。
p轨道可以容纳最多六个电子，分为三个组合，即px、py和pz。
d轨道可以容纳最多十个电子，分为五个组合，而f轨道可以容纳最多十四个电子，分为七个组合。
三、电子的填充规则根据泡利不相容原理，即每个轨道最多只能容纳两个电子，并且电子的自旋方向相反。
在填充电子时，按照能级由低到高的顺序填充。
在同一能级下，先填充s轨道，再填充p轨道，依次类推。
四、元素周期表的构成与特点元素周期表是根据原子的原子序数和性质将元素有序地排列而成的表格。
根据周期表的特点，我们可以发现以下规律：1. 周期性规律：元素周期表中，横向排列的行称为“周期”，纵向排列的列称为“族”。
元素周期性地重复出现在周期表中。
这意味着具有相似化学性质的元素往往出现在同一族中。
例如，第一周期中的元素都是最简单的元素，而第二周期中的元素具有相似的化学性质。
2. 周期性趋势：在周期表中，原子序数逐渐增加，而元素的性质也呈现出周期性的变化。
这些性质包括原子半径、离子半径、电离能和电负性等。
基础化学第8版-自测题及课后习题解答-第9章
第九章原子结构和元素周期律首页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析例9-1 什么是原子轨道？原子轨道是什么样子？析原子轨道不是像月球绕地球运动或地球绕太阳运动的那种圆形或椭圆形的运动轨迹，因为原子核外的电子具有波粒二象性，不可能同时有确定的位置和速度，也就无法按照一定方向行进。
电子的运动并不是没有规律可循：我们不能知道某一刻电子在什么位置，但是我们能知道它出现在那个位置的可能性有多大。
为了表达这样的概率，人们发现了波函数。
波函数的几何图形就是原子轨道的形状。
答原子中的电子在核外空间出现的概率是通过波函数描述的，波函数的平方的意义是电子在核外空间出现的概率密度。
习惯上把这种描述电子运动的波函数称作原子轨道。
原子轨道的角度部分和径向部分可以用几何图形表现出来。
角度部分的几何图形是原子轨道的形状，如s轨道是球形的，p轨道是哑铃形的。
径向部分的图形是曲线，例如径向分布函数曲线的峰表现据原子核一定距离处电子概率的极大值。
例9-2 概率密度、概率、径向分布函数之间是些什么关系？析概率就是可能性。
电子在原子核外的整个无限区间出现的概率为1，在空间某一有限区域出现的概率必小于1。
这个空间区域电子概率的大小与空间区域的大小和概率密度有关，是这两个因素的总体体现。
答概率密度反映了电子在原子核外的某一点周围微小区域单位体积内出现的概率，概率密度与此微体积的乘积就是这个微区域的电子概律；把微体积扩大到无限空间，概率等于1。
如果把微小区域定义为离原子核一定距离的球形表面乘以表面上微壳层的厚度，那么概率密度函数乘以求表面积所得到的径向分布函数，表现了离原子核一定距离处电子概率的大小。
例9-3 为什么周期表中从左到右原子半径减小，从上到下原子半径增大？非金属元素的原子一般都比金属原子小吗？析原子半径的大小可以表现为电子出现的平均概率离原子核的远近，或者直接说电子离核的远近，它受核对电子吸引力大小的直接影响。
所以本题的关键是有效核电荷的变化规律。
原子结构与元素周期律 习题及全解答
第9章原子结构与元素周期律1．根据玻尔理论，计算氢原子第五个玻尔轨道半径（nm）及电子在此轨道上的能量。
解：(1)根据rn=a0n2r5=53pm×25= 53×10-3nm×25= nm(2) 根据En=－Ｂ/2nE5= －52=－25=－答: 第五个玻尔轨道半径为 nm，此轨道上的能量为－。
2．计算氢原子电子由n=4能级跃迁到n=3能级时发射光的频率和波长。
解：（1）根据 E（辐射）=ΔE＝E4－E3 ＝×１０-18 J（（1/3）2－（1/4）2）= ×１０-18 J（1/9-1/16）=×１０-18 J×=根据E（辐射）＝hνν= E（辐射）/h= ×10-19J /6．626X10–34 = s-1（2）法1：根据E（辐射）＝hν= hC/λλ= hC/ E（辐射）= 6．626X10 –34×3×１０8×10-19J=×10-6m。
法2：根据ν= C/λ，λ= C/ν=3×１０8 s-1=×10-6m。
答：频率为 s-1，波长为×10-6m。
3．将锂在火焰上燃烧放出红光，波长 =，这是Li原子由电子组态1s22p1→1s22s1跃迁时产生的。
试计算该红光的频率、波数以及以KJ·mol-1为单位符号的能量。
解：（1）频率ν= C/λ=3×１０8×10-9 m/nm=×1014 s-1；（2）波数ν=1/λ=1/×10-9 m/nm=×106 m-1(3) 能量E（辐射）＝hν=6．626X10 –34××1014 s-1=×10-19 J×10-19 J××1023mol-1×10-3KJ/J= KJ mol-1答: 频率为×1014 s-1,波数为×106 m-1，能量为 KJ mol-1。
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第九章原子结构和元素周期律
§本章摘要§1.微观粒子运动的特殊性
微观粒子的波粒二象性测不准原理微观粒子运动的统计性规律
2.核外电子运动状态的描述
薛定谔方程用四个量子数描述电子的运动状态几率和几率密度径向分布和角度分布
3.核外电子排布和元素周期律
多电子原子的能级核外电子排布原则元素周期表科顿（F. A. Cotton) 轨道能级图斯蕾特（Slater) 规则
4.元素基本性质的周期性
原子半径电离能电子亲合能E电负性
, , 射线
粒子散射实验
的质能联系公式 E = m
, : , : , h = 6.626
与相关
速度方程:所以
如果位置测不准量为x,
量为p,
原子半径为m,
大测不准量为x 10m, 量v.
9.11x Kg.
2m =0.01Kg, x = m, v
:
第九章原子结构和元素周期律
§本章摘要§1.微观粒子运动的特殊性
微观粒子的波粒二象性测不准原理微观粒子运动的统计性规律
2.核外电子运动状态的描述
薛定谔方程用四个量子数描述电子的运动状态几率和几率密度径向分布和角度分布
3.核外电子排布和元素周期律
多电子原子的能级核外电子排布原则元素周期表科顿（F. A. Cotton) 轨道能级图斯蕾特（Slater) 规则
4.元素基本性质的周期性
原子半径电离能电子亲合能E电负性
波函数是核外电子出现区域的函数。
为一个二阶偏微分方程：此方程= f(x, y, z)
：
V = - (), 则可求解出和
r,,,
数的下标
波函数的下标
对于单电子体系, H 或,
角动量，
P = mv, (KJ.)，
单电子原子:
多电子原子:
为屏蔽系数，
个值
共
1, 有三种空间取向
Ms = ms (h/2)
“”“”m(h/2)
n,l,m
通过本例得到结论
在同一原子中
两个电子同时存在
在此
= , 则有: w = X V 可用积
. - r
的形象化是
是波函数，或波函数的线性组
(r,,) or (x,y,z) , 无法用立体图形画出来
与
考察单位厚度球壳内电子出即在半径r
: D(r) =
:
数:
按如下方式进行计算得到对应Y(,) 的数据
则(Pz)
和
轨道的与: 只有径向
比
无正负
第九章原子结构和元素周期律
§本章摘要§1.微观粒子运动的特殊性
微观粒子的波粒二象性测不准原理微观粒子运动的统计性规律
2.核外电子运动状态的描述
薛定谔方程用四个量子数描述电子的运动状态几率和几率密度径向分布和角度分布
3.核外电子排布和元素周期律
多电子原子的能级核外电子排布原则元素周期表科顿（F. A. Cotton) 轨道能级图斯蕾特（Slater) 规则
4.元素基本性质的周期性
原子半径电离能电子亲合能E电负性
:
对于多电子体系:其中 = Z-, Z, 为屏
= Z -可以看出l 大的, 相反: l l小的,
电荷,
主要是10
只填一个电子成, 未达到,
: ,
区:,
: ,
: ,
: ,
除钍为外和.
: 判断
: 全充满: 中一个电子
, ,
关键在于如何确定屏蔽系数值
=0 (
: =0.35 [(1s)组的两个电子的相互屏蔽系数为=0.30]
层上的每个电子的=0.85, (n-2)=1.00
=1.00
将各个值与相应电子数目乘积的和即为公式中的总,
,
求出,
第九章原子结构和元素周期律
§本章摘要§1.微观粒子运动的特殊性
微观粒子的波粒二象性测不准原理微观粒子运动的统计性规律
2.核外电子运动状态的描述
薛定谔方程用四个量子数描述电子的运动状态几率和几率密度径向分布和角度分布
3.核外电子排布和元素周期律
多电子原子的能级核外电子排布原则元素周期表科顿（F. A. Cotton) 轨道能级图斯蕾特（Slater) 规则
4.元素基本性质的周期性
原子半径电离能电子亲合能E电负性
只有当时，对称性较高的半充满和全充满
时，
所以比较大）
长周期：
为结
短周期：电子填加到外层轨道
少, Z*增加的幅度大
填加到(n-1)
度小, 所以
超长周期：内过渡系
核对电子的吸引增强
I增大.
短周期
[He], 的一个电
W = 1.602库仑= 1.602焦耳E = 1.602
x13.6x6.02
= 1312 (KJ/mol)
4
全充满的稳定结构, 所以[He]
, 为半充满结构突然增大电子结构为[He], 失去
的一个电子到半[He], [Ar], 无法解释[Ar], 的电子达到
的稳定结构,
半充核对的
Co 和 Ni : [Ar]和
[Ar]
, [Ar]
,
123
[He], 2p
能:
再看电子亲合能：
所以：
: H < H
(此分界为经验判断
的电负性最小。