第8章原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)ppt課件

1、8.1.1 核外電子的運(yùn)動(dòng)形狀電子云的概念幾率 : 時(shí)機(jī)的百分?jǐn)?shù)。幾率密度 : 空間某處單位體積中出現(xiàn)的幾率。等密度線 : 把電子出現(xiàn)的幾率相等的地方聯(lián)接起來(lái)，稱為 等密度線，亦稱作電子云的界面 。原子軌道 :電子云的界面所包括的空間范圍 。核外電子的運(yùn)動(dòng)形狀1電子層 電子層按離核遠(yuǎn)近的順序不同分為假設(shè)干層，用字母n表示。離核最近的，n=1為第1層，其他依次類推， n=2為第2層， n=3為第3層 習(xí)慣上用 K、L、M、N、O、P、Q等來(lái)表示。2電子亞層和電子云外形在同一個(gè)電子層中，電子的能量還稍有差別，電子云的外形也不一樣。根據(jù)這個(gè)差別，又可以把一個(gè)電子層分成一個(gè)或幾個(gè)亞層，分別用s、p、d

2、、f等符號(hào)表示。 s亞層電子云是以原子核為中心的球形，p亞層的電子云是紡錘形 3電子云的伸展方向s電子云是球形對(duì)稱的，在空間各個(gè)方向上伸展的程度一樣。P電子云在空間有三個(gè)伸展方向。d電子云可以有五種伸展方向，f電子云可以有七種伸展方向。 表81 各電子層的原子軌道數(shù)4電子的自旋9.1.2 多電子原子軌道的能級(jí) 7s 6d 4f 6p 6s 5d 3f 5p 5s 4d 4p 4s 3d 3p 3s 2p 2s 1s 圖81 原子軌道近似能級(jí)圖 (1)1s(2)2s(4)3s(6)4s(9)5s(12)6s(16)7s(3)2p(5)3p(8)4p(11)5p(15)6p(19)7p(10)4d

3、(7)3d(14)5d(18)6d(13)4f(17)5f圖82 電子填入原子軌道的順序1s2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p8.1.3 原子核外電子的排布1.泡利不相容原理泡利Pauli于1925年根據(jù)元素在周期表中的位置和光譜分析結(jié)果提出：“在同一個(gè)原子中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)形狀4個(gè)方面完全一樣的電子存在。1每個(gè)原子軌道只能包容兩個(gè)電子，且自旋方向反。2s、p、d、f亞層最多包容的電子數(shù)分別為2、6、 10、14。3各電子層最多包容2n2個(gè)電子。2.能量最低原理多電子原子處于基態(tài)時(shí)，在不違背泡利不相容原理的前提下，電子盡能夠先占據(jù)

4、能量較低的軌道，而使原子體系的總能量最低，處于最穩(wěn)定形狀。 3.洪特規(guī)那么洪特Hund于1925年根據(jù)大量的光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出一個(gè)規(guī)律，即電子在等價(jià)軌道即能量一樣的原子軌道上排布時(shí)，總是盡能夠分占不同的軌道且自旋方向一樣。半充溢 s1、p3、d5、f7全充溢 s2、p6、d10、f14全 空 s0、p0、d0、f04.電子構(gòu)型電子在原子軌道中的排布方式稱為電子層構(gòu)造，簡(jiǎn)稱電子構(gòu)型。1軌道表示式例如氮原子的軌道表示式為或 1s 2s 2p 1s 2s 2p2電子排布式氮原子的電子排布式為 排布的電子數(shù)7N 1s22s22p3 電子層數(shù) 亞層能級(jí)符號(hào)Al 1s22s22p63s23p1 表示為 A

5、l 3s23p1Fe 1s22s22p63s23p64s23d6 表示為 Fe 4s23d63價(jià)電子層構(gòu)造價(jià)電子層構(gòu)造指的是價(jià)電子即能參與成鍵的電子所排布的電子層構(gòu)造。 主族 ns 12 np 16 副族 (n1)d 110 ns 12元素周期律是指：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的性質(zhì)呈周期性變化的規(guī)律。8.2.1 元素周期系與電子層構(gòu)造的關(guān)系1.周期元素周期表中共有7個(gè)橫行，稱為7個(gè)周期。具有一樣的電子層數(shù)而又按照原子序數(shù)遞增的順序陳列的一系列元素稱為一個(gè)周期。2.族在周期表中有18 個(gè)縱行。除8、9、10這3個(gè)縱行稱為第族外，其他15個(gè)縱行，每個(gè)縱行標(biāo)為一族。族可分為主族和副族。由短周期和長(zhǎng)周

6、期元素共同構(gòu)成的族，稱為主族A；完全由長(zhǎng)周期元素構(gòu)成的族，稱為副族B。3.區(qū)根據(jù)原子中最后1個(gè)電子填充的軌道或亞層不同，把周期表中的元素劃分為4個(gè)區(qū)。 表93 周期表中元素的分區(qū)8.2.2 元素性質(zhì)的周期性變化原子半徑1金屬半徑 在金屬單質(zhì)晶體中，相鄰兩原子核間間隔的一半稱為金屬半徑。2共價(jià)半徑 同種元素的兩原子以共價(jià)單鍵結(jié)合時(shí)，其核間距的一半，稱為共價(jià)半徑。3范德華半徑 在分子晶體中，相鄰兩分子的兩原子的核間距的一半稱為范德華半徑。圖84 元素原子半徑與原子序數(shù)的關(guān)系8.3.1共價(jià)鍵實(shí)際共價(jià)鍵：原子間經(jīng)過(guò)共用電子對(duì)電子云重疊而構(gòu)成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵。1.共價(jià)鍵的飽和性和方向性飽和性：兩個(gè)原子

7、相接近時(shí)，自旋方向相反的未成對(duì)的價(jià)電子可以配對(duì)構(gòu)成共價(jià)鍵。一個(gè)原子含有幾個(gè)未成對(duì)電子，就可以和幾個(gè)自旋方向相反的電子配對(duì)成鍵 。方向性：成鍵原子的電子云必需在各自密度最大的方向上重疊，這就決議了共價(jià)鍵具有方向性 2.共價(jià)鍵的類型(1)(2)鍵:假設(shè)兩個(gè)原子軌道都沿著軌道對(duì)稱軸的方向重疊，鍵軸原子核間的連線與軌道對(duì)稱軸重合，或者說(shuō)以“頭碰頭的方式發(fā)生原子軌道重疊.鍵:假設(shè)兩個(gè)P軌道的對(duì)稱軸相平行，同時(shí)它們的節(jié)面又相互重合，那么這兩個(gè)P軌道就可以從側(cè)面相互重疊，重疊部分對(duì)稱于節(jié)面，這樣構(gòu)成的共價(jià)鍵稱為鍵?；\統(tǒng)地說(shuō)，鍵是兩個(gè)P軌道以“肩并肩的方式重疊而構(gòu)成的共價(jià)鍵。 3.共價(jià)鍵的鍵參數(shù)在討論以共價(jià)鍵

8、構(gòu)成的分子時(shí)，常用到鍵長(zhǎng)、鍵能、鍵角、鍵的極性等表征共價(jià)鍵性質(zhì)的物理量，這叫做共價(jià)鍵的鍵參數(shù)。1鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng)是分子中成鍵的兩個(gè)原子核間的平均間隔即核間距。2鍵角分子中某一原子與另外兩個(gè)原子構(gòu)成的兩個(gè)共價(jià)鍵在空間構(gòu)成的夾角叫做鍵角。3鍵能圖8-7 四氯甲烷分子和甲醛分子中的鍵角OHHCClClClClC109.51204鍵的極性和分子的極性分子的極性與共價(jià)鍵的極性、分子的空間構(gòu)型有關(guān)。雙原子分子中 : 極性鍵構(gòu)成的分子是極性分子，非極性鍵構(gòu)成的分子是非極性分子多原子分子中 : 化學(xué)鍵都是非極性的是非極性分子，化學(xué)鍵是極性的，但化學(xué)鍵空間分布對(duì)稱，分子的偶極矩為零，分子是非極性的。 表86 共價(jià)鍵的偶

9、極矩 10-30 Cm4.雜化與雜化軌道1SP3雜化2s2p四個(gè) 的空間分布sp3sp3HHHHHHHHC sp3C sp3C sp3H 1s(s-sp3)(sp3-sp3)2SP2雜化一個(gè)sp2三個(gè) 的關(guān)系sp2軌道與 軌道的關(guān)系psp23SP雜化180spsppypz兩個(gè) 的空間分布sp三鍵碳原子的軌道分布圖5.分子間的作用力有機(jī)分子通常是非極性或弱極性的，除了高度分散的氣體之外，分子之間也存在一定的作用力，這種分子間的作用力較弱，要比鍵能小12個(gè)數(shù)量級(jí)，但確是影響有機(jī)物的三態(tài)變化固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)及溶解性的重要要素，這種分子間的作用力也叫范德華Van der Waals力。1取向力由極性分

10、子固有偶極之間的取向而產(chǎn)生的分子間作用力叫做取向力2誘導(dǎo)力當(dāng)極性分子與非極性分子接近時(shí)，極性分子的固有偶極使非極性分子變形產(chǎn)生的偶極叫誘導(dǎo)偶極，誘導(dǎo)偶極與極性分子的固有偶極相吸引產(chǎn)生的作用力稱誘導(dǎo)力。3色散力兩個(gè)暫時(shí)偶極相互吸引產(chǎn)生的作用力稱為色散力。4氫鍵當(dāng)氫原子與一個(gè)原子半徑較小而電負(fù)性又很強(qiáng)的X原子以共價(jià)鍵相結(jié)合時(shí)，就有能夠再與另一個(gè)電負(fù)性大的X原子生成一種較弱的鍵，這種鍵稱為氫鍵。 H H H O O O H H H H H H O O O H H H a水分子間氫鍵 H HH N H N H Hb氨分子間氫鍵 H H N H O H H c氨與水分子間氫鍵 圖812 氫鍵的構(gòu)成8.3

11、.2 離子鍵和離子晶體原子失去電子成為正離子，而原子得到電子成為負(fù)離子，正離子和負(fù)離子之間經(jīng)過(guò)靜電吸引而構(gòu)成的化學(xué)鍵稱為離子鍵。由離子鍵構(gòu)成的化合物稱為離子化合物。8.3.3 金屬鍵共用電子在金屬原子、金屬離子之間產(chǎn)生一種結(jié)合力，這種結(jié)合力稱為金屬鍵了解測(cè)定熔點(diǎn)的意義。正確掌握用毛細(xì)管法測(cè)定有機(jī)化合物的原理及其方法。定義：熔點(diǎn)是固體有機(jī)化合物固液兩態(tài)在大氣壓力下達(dá)成平衡的溫度。純真的固體有機(jī)化合物普通都有固定的熔點(diǎn)，固液兩態(tài)之間的變化是非常敏銳的，自初熔至全熔(稱為熔程)溫度不超越0.5-1。假設(shè)化合物含有雜質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致熔點(diǎn)變低，熔程變長(zhǎng)。 沸點(diǎn)管沸點(diǎn)管橡皮圈橡皮圈溫度計(jì)溫度計(jì)樣品液面樣品液面沸

12、點(diǎn)測(cè)定安裝沸點(diǎn)測(cè)定安裝實(shí)驗(yàn)安裝熔點(diǎn)的測(cè)定提勒管提勒管熔點(diǎn)管熔點(diǎn)管樣品樣品溫度計(jì)溫度計(jì)熔點(diǎn)測(cè)定安裝熔點(diǎn)測(cè)定安裝固定固定b形管，形管，參與石蠟油參與石蠟油樣品管中參樣品管中參與樣品與樣品將樣品放入將樣品放入b形管內(nèi)形管內(nèi)加熱升溫加熱升溫間隔熔點(diǎn)間隔熔點(diǎn)10-1510-15時(shí)時(shí)(1-2 /(1-2 /分鐘分鐘) )記錄初記錄初熔及終熔及終熔溫度熔溫度終熔溫度：固體完全消逝終熔溫度：固體完全消逝1 1、熔點(diǎn)的測(cè)定、熔點(diǎn)的測(cè)定初熔溫度：樣品開(kāi)場(chǎng)塌陷并有液相產(chǎn)生初熔溫度：樣品開(kāi)場(chǎng)塌陷并有液相產(chǎn)生熔點(diǎn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)步驟本卷須知：毛細(xì)管的封鎖：將毛細(xì)管的一端伸入酒精燈下層火焰，不斷轉(zhuǎn)動(dòng)毛細(xì)管使其不歪斜，不留孔。裝樣高度：23 mm，密實(shí)。留意使溫度計(jì)水銀球位于b形管上下兩叉口之間。升溫速度：不可太快，特別是接近熔點(diǎn)時(shí)需控制每分鐘升溫1左右。每個(gè)樣品測(cè)兩次復(fù)測(cè)需重