大學(xué)化學(xué)-第1章-物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

大學(xué)普通化學(xué)理學(xué)院物理學(xué)教研室主講：楊曉娜緒論大學(xué)普通化學(xué)《化學(xué)是你化學(xué)是我》周其鳳化學(xué)究竟是什么？化學(xué)就是你；化學(xué)究竟是什么？化學(xué)就是我；化學(xué)究竟為什么？化學(xué)為了你；化學(xué)究竟為什么？化學(xué)為了我；化學(xué)究竟為什么？化學(xué)為了你；化學(xué)究竟為什么？化學(xué)為了我。1)父母生下生下的你我，

lalala是化學(xué)過程的結(jié)果；你我你我的消化系統(tǒng)，

lalala是化學(xué)過程的場所；記憶和思維活動，要借化學(xué)過程來描摹；（借化學(xué)過程來描摹，描摹描?。┘幢隳阄业南才?，也是化學(xué)神出鬼沒，也是化學(xué)物質(zhì)的神出鬼沒；化學(xué)，你原來如此神奇哦化學(xué)難怪你不能不火；哦四海兄弟我們攜手努力；哦為人類的航船奮力揚波。2)你我你我要溫暖漂亮，lalala化學(xué)提供衣裝婀娜；你我你我要吃足喝好，lalala化學(xué)提供營養(yǎng)多多；你我要飛天探地，化學(xué)提供動力幾何，化學(xué)提供動力幾何動力幾何即便你我的身心健康，也是化學(xué)密碼解鎖，也是化學(xué)為生命密碼解鎖化學(xué)你原來如此神奇哦化學(xué)難怪你不能不火哦四海兄弟我們攜手努力哦為人類的航船奮力揚波緒論大學(xué)普通化學(xué)緒論大學(xué)普通化學(xué)緒論大學(xué)普通化學(xué)緒論大學(xué)普通化學(xué)什么是化學(xué)？

1如何學(xué)好化學(xué)？

4化學(xué)包括哪些學(xué)科分支？2《大學(xué)化學(xué)》究竟學(xué)什么？3緒論大學(xué)普通化學(xué)徐光憲院士北京大學(xué)徐光憲教授說：我的專業(yè)是化學(xué)，從學(xué)化學(xué)、教化學(xué)到研究化學(xué)也有幾十年了，但現(xiàn)在我卻有點搞不清化學(xué)的定義了。科學(xué)的發(fā)展太快了，需要對這門科學(xué)重新定位。緒論大學(xué)普通化學(xué)化學(xué)是一門在原子和分子尺度上去研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律及其變化過程中能量關(guān)系的自然科學(xué)。

19世紀，化學(xué)是原子的科學(xué)。20世紀，化學(xué)是分子的科學(xué)。21世紀，化學(xué)是研究泛分子的科學(xué)。1.什么是化學(xué)？緒論大學(xué)普通化學(xué)冶金食品紡織、印染石油化工制藥電子醫(yī)學(xué)生物學(xué)環(huán)境科學(xué)法學(xué)鑒定化學(xué)、農(nóng)藥材料科學(xué)日用化學(xué)地質(zhì)學(xué)緒論大學(xué)普通化學(xué)化學(xué)物理數(shù)學(xué)緒論大學(xué)普通化學(xué)研究無機物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備及其相關(guān)理論和應(yīng)用的學(xué)科。研究有機物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成方法及其相關(guān)理論和應(yīng)用的學(xué)科。研究物質(zhì)的化學(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)的分析方法及其理論的學(xué)科。研究各物質(zhì)系統(tǒng)化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法的學(xué)科。無機化學(xué)

有機化學(xué)分析化學(xué)物理化學(xué)元素化學(xué)配位化學(xué)同位素化學(xué)無機固體化學(xué)無機合成化學(xué)無機分離化學(xué)物理無機化學(xué)生物無機化學(xué)等元素有機化學(xué)理論有機化學(xué)有機固體化學(xué)有機合成化學(xué)有機分離化學(xué)物理有機化學(xué)生物有機化學(xué)高分子化學(xué)等定性分析定量分析電化學(xué)分析光譜分析波譜分析質(zhì)譜分析熱譜分析色譜分析光度分析等化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動力學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)量子化學(xué)膠體化學(xué)催化化學(xué)熱化學(xué)光化學(xué)電化學(xué)磁化學(xué)晶體化學(xué)高能化學(xué)計算化學(xué)等2.化學(xué)包括哪些學(xué)科分支？3.《大學(xué)普通化學(xué)》究竟學(xué)什么？緒論大學(xué)普通化學(xué)

大學(xué)化學(xué)集各化學(xué)分支于一體，簡明反映了化學(xué)各分支學(xué)科的一般原理、規(guī)律和方法。特點是使學(xué)習(xí)者了解化學(xué)科學(xué)的概貌，學(xué)會用化學(xué)的觀點和方法去觀察、認識、分析和解決問題。3.《大學(xué)普通化學(xué)》究竟學(xué)什么？緒論大學(xué)普通化學(xué)熱力學(xué)宏觀角度動力學(xué)原子結(jié)構(gòu)第2章化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系第2章化學(xué)反應(yīng)速率第4章溶液中的氧還反應(yīng)——電化學(xué)原理第3章溶液分子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)第2章化學(xué)反應(yīng)的方向和程度第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)大學(xué)普通化學(xué)微觀視野試卷(60%)+平時測驗20%+[演講+論文+作業(yè)](20%)題目要求：用所學(xué)大學(xué)化學(xué)的相關(guān)理論、原理和方法闡述你所關(guān)心和感興趣的生產(chǎn)和生活中的實際問題。完成一篇小論文，題目自擬，內(nèi)容量按WordB5紙2頁(5號字)

，15周交（統(tǒng)一交電子版）。緒論大學(xué)普通化學(xué)第一項：小論文評分方法：演講按10分計，各隊由每組推舉一名評委進行打分。計算分數(shù)時，去掉兩個最高分，去掉兩個最低分，其它取平均值為最后得分。演講方式：每組由5人按所準備的內(nèi)容依次接力各講幾分鐘（或派代表），合計每組10~15分鐘。緒論大學(xué)普通化學(xué)第二項：演講（共同完成下列工作）

1.由課代表組織抽簽決定各組上講臺做演講的順序。

2.演講在平時課堂空余時間或?qū)W期末專門安排時間進行。

3.抽簽結(jié)果、各組成員和演講成績由課代表列表記錄備案?！菊f明】

緒論大學(xué)普通化學(xué)4.如何學(xué)好化學(xué)？緒論大學(xué)普通化學(xué)1)學(xué)好基本概念和基本知識。2)重視能力的訓(xùn)練培養(yǎng)。3)提高課堂效率。我國著名科學(xué)家戴安邦教授指出：化學(xué)教育既要傳授化學(xué)知識與技能，更要訓(xùn)練科學(xué)方法和思維，還要培養(yǎng)科學(xué)精神和品德。一、教材：大學(xué)普通化學(xué)教學(xué)簡介二、主要參考書目1.普通化學(xué)浙江大學(xué)編著高等教育出版社2002年2.

無機化學(xué)（上冊）武漢大學(xué)吉林大學(xué)等編著高等教育出版社1994年緒論大學(xué)普通化學(xué)三、大學(xué)化學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程（大學(xué)網(wǎng)頁）第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)物質(zhì)結(jié)構(gòu)

原子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)性質(zhì)

決定

本章教學(xué)內(nèi)容原子結(jié)構(gòu)

1.1化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)1.2分子間力與氫鍵1.3晶體結(jié)構(gòu)與晶體缺陷

1.4第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)夸克質(zhì)子中子原子核電子原子電子在原子中的活動空間是巨大的m中子=1839m電子m質(zhì)子=1836m電子m電子=9.1091×10-31kgV原子=1015V電子

=1012~18V原子核原子核的密度是巨大的

1.1

原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)人類認識原子結(jié)構(gòu)的簡單歷史

Dalton原子學(xué)說(1803年)

Thomson“西瓜式”模型

(1904年)Rutherford核式模型

(1911年)Bohr電子分層排布模型

(1913年)量子力學(xué)模型(1926年)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)A.Einstein光子學(xué)說M.Planck量子論D.Rutherford核式模型的基礎(chǔ)上，建立了Bohr理論.

1.1.1

氫原子結(jié)構(gòu)經(jīng)典電磁理論：電子繞核作高速圓周運動發(fā)出連續(xù)電磁波→連續(xù)光譜實驗事實：氫原子光譜是線狀光譜成功之處：●解釋了H原子光譜●說明了原子的穩(wěn)定性不足之處：●不能解釋氫原子光譜的精細結(jié)構(gòu)●不能解釋多電子原子的光譜第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)平行光管分光元件氫燈底片氫原子在可見光區(qū)的主要線狀光譜656.3486.1434.1410.2名稱?有固定的軌道?可同時準確確定位置和速度?可預(yù)測運動軌跡需運用量子力學(xué)解釋

微觀粒子運動宏觀物體運動用經(jīng)典力學(xué)研究運動規(guī)律

對比

“測不準”研究微觀粒子運動規(guī)律的學(xué)科

不能同時準確的確定位置和速度WernerKarlHeisenberg(1901-1976)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)●德布羅依關(guān)系式

1924年，LouisdeBroglie認為：質(zhì)量為m,

運動速度為v的粒子，相應(yīng)的波長為：

1927年，Davissson

和

Germer

應(yīng)用Ni晶體進行電子衍射實驗，證實電子具有波動性.(a)(b)電子通過A1箔(a)和石墨(b)的衍射圖●微粒波動性的近代證據(jù)(h=6.626×10-34J?s)金屬箔電子射線發(fā)生器A電子衍射實驗示意圖底片粒子性感光斑點衍射環(huán)紋波動性第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)諾貝爾物理獎(1929年)Schr?dinger方程m：電子的質(zhì)量V:電子的勢能E:電子的能量x,y,z:空間坐標(biāo)——量子力學(xué)中描述電子運動規(guī)律的基本方程第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)ErwinSchr?dinger(1887-1961)奧地利物理學(xué)家諾貝爾物理學(xué)獎(1933年)

:波函數(shù)(原子軌道)，描述原子核外電子運動狀態(tài)的函數(shù)。直角坐標(biāo)(x,y,z)與球坐標(biāo)(r,θ,

)

的轉(zhuǎn)換徑向部分角度部分:0~2π:0~πzoxyθ

rpP’第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)1.四個量子數(shù)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)量子數(shù)——由量子力學(xué)數(shù)學(xué)解中得到的成套的整數(shù)。薛定諤方程

電子在核外的運動狀態(tài)(波動特征)

描述

求解

波函數(shù)(

)表達式

(原子軌道)

波函數(shù)()表達式(原子軌道)

主量子數(shù)

角量子數(shù)

磁量子數(shù)

引入

(合理組合)(1)主量子數(shù)n第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)意義:①決定核外電子出現(xiàn)概率最大區(qū)域離核的遠近；②代表電子和原子軌道的主要能量。

符號:K

L

M

N

O

P

Q

等(電子層或能層)

取值

n=1,2,3,4,5,6,7等(除0外)

n越大,軌道能量(電子能量)越高,電子出現(xiàn)概率最大的區(qū)域離核的平均距離越遠。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)(2)角量子數(shù)l

符號:spdfgh等(電子亞層)。

取值

,共n個值。啞鈴形球形復(fù)雜形復(fù)雜形……意義：①表示原子軌道的形狀。③表示電子層中分為若干個電子亞層(也稱能級)。④多電子原子中，電子的能量取決于n、l。②決定電子繞核運動的軌道角動量。

E1s<E2s<E3s<E4sEns<Enp<End<Enf

取值：

m=0,±1,±2……±l,共(2l+1)個值。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)(3)磁量子數(shù)m①表示原子的角動量在外磁場方向上的分量。

②反映波函數(shù)(原子軌道)在空間的不同取向，共(2l+1)種取向(亦即軌道數(shù)目)。意義：n、l、m與原子軌道的關(guān)系（教材p.3

表1-2）第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)如：

描述

電子繞核運動的波動狀態(tài)

三個量子數(shù)波函數(shù)，即原子軌道

決定

（合理組合）該1s

電子能量最低，運動區(qū)域離核很近。指電子的運動(繞核)狀態(tài)由n=1,l=0,m=0來描述；該電子處于第一(n=1)電子層(也稱能層)；該電子處于1s軌道上，空間有一種取向(m=0)

；該電子在s亞層(l=0)上，運動區(qū)域為球形；基態(tài)氫原子Magneticfieldscreen電子自旋狀態(tài)相同——自旋平行，用“”或“”表示;

不同——自旋反平行，用“”表示。

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)(4)自旋量子數(shù)ms取值：，常用“”和“”表示。描述電子繞軸自由旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。意義：2.

波函數(shù)的角度分布圖(Y)-+(以2pz軌道為例)Zx◆正負號以及Y的極大值空間取向?qū)υ又g能否成鍵及成鍵的方向性起著重要作用。0°30°60°90°120°150°180……10.8660.50-0.5-0.866-1……0.4890.4230.2440-0.244-0.423-0.489……30°60°第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)2px軌道2pz軌道第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)

p

軌道(l=1,m=+1,0,-1)

m三種取值,三種取向,三條等價p

軌道.第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)s

軌道(l=0,m=0)m一種取值,空間一種取向,一條s

軌道.第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)d

軌道(l=2,m=+2,+1,0,-1,-2)

m五種取值,空間五種取向,五條等價d

軌道.第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)dxy

軌道軌道第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)

f軌道(l=3,m=+3,+2,+1,0,-1,-2,-3)

m七種取值,空間七種取向,七條等價f

軌道.第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)l=4,m=0l=4,m=1

l=4,m=2g軌道(l=4,m=+4,+3,+2,+1,0,-1,-2,-3,-4

)

m九種取值,空間九種取向,九條等價g軌道.第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)球形啞鈴形復(fù)雜形

(+,－)(+,－)由l

決定

(+)1種3種5種7種(x,y,z)(xy,yz,xz

x2-y2,z2)由m

決定

(略)(軌道數(shù))形狀：

原子軌道

能量：

取向：

由n,l

決定

(n相同時)低

高

n越大，能量越高；spdf【歸納】第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)②原子軌道的形狀意味著電子出現(xiàn)概率大的空間區(qū)域。

①原子軌道有一定的形狀，是立體的，有正、負號之分?！久鞔_】第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)(1)電子具有能量量子化、波粒二象性、統(tǒng)計性特征。(2)原子體系中的每個波函數(shù)對應(yīng)一個原子軌道。(3)原子軌道的特征由三個量子數(shù)決定，或者說三個量子數(shù)決定了電子在核外的軌道運動狀態(tài)。電子運動區(qū)域離核的平均距離。軌道能級(電子能量)的高低(主要)(4)主量子數(shù)n決定【綜述】第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)自旋量子數(shù)ms

決定電子本身的自旋運動磁量子數(shù)m

決定軌道的空間伸展方向，即

空間取向影響多電子原子的能量；

角量子數(shù)l

決定軌道的形狀l=0，s軌道，球形；l=1，p軌道，啞鈴形；l=2，d軌道，復(fù)雜形；l=3，f軌道，復(fù)雜形。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)n決定單電子原子中軌道的能級(電子的能量)。

n,l

決定多電子原子中軌道的能級(電子的能量)。

n,l,m,ms

決定電子的核外運動狀態(tài)。

(軌道運動+自旋運動)

n,l,m

決定原子軌道(),

即電子繞核運動的狀態(tài)。

(軌道運動)

【換言之】1.下列各組量子數(shù)哪些是不合理的？為什么？(1)n=2,l=1,m=0(2)n=2,l=2,m=1(3)n=3,l=2,m=0(4)n=3,l=1,m

=1(5)n=2,l=0,m

=-1(6)n=2,l=3,m=2答：(2)不合理∵n=l

,l≠

2

(5)

不合理∵n=2,l=0,m=0。(m≠-1)(6)

不合理∵n<l,n必大于l

。(m≠2)2.在下列各組中填入合適的量子數(shù).(1)n=?,l=2,m=2,ms=+1/2;(2)n=2,l=?,m=1,ms=-1/2;

313.符號ψ3,1,0代表n、l、m各為何值的原子軌道？答：n=3,l=1,m=0的原子軌道。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)【補充例題】當(dāng)n=3時，l的取值有哪些？m可取哪些值？試組合成ψ

。解：n=3時，l可取0,1,2;m可取0,±1,±2，可組合成的ψ有：ψ(3,0,0),ψ(3,1,0),ψ(3,1,-1),ψ(3,1,+1),ψ(3,2,0),ψ(3,2,-1),ψ(3,2,+1),ψ(3,2,-2),ψ(3,2,+2),第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)【補充例題】如何使ψ能與可以觀察的物理量聯(lián)系起來？

電子出現(xiàn)的概率密度如何展現(xiàn)？

電子云：用小黑點的疏密表示電子概率分布的圖形。核外空間某處電子波的波函數(shù)平方與該處單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率密度成正比。3.

電子云與概率密度第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)MaxBorn(1882～1970)諾貝爾物理學(xué)獎(1954)①電子云(圖形)是一種形象的說法，符合電子行為的統(tǒng)計性。②圖中的點不是電子的數(shù)目，只表示一個電子在某一瞬間可能出現(xiàn)在這個位置，點的疏密表示電子出現(xiàn)機會的多少?！咀⒁狻康?章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)3p

2p

3s

1s

2s

3dxy(xz,yz)

0°30°60°90°120°150°180°……

10.8660.50-0.5-0.866-1……0.490.420.240-0.24-0.42-0.49……0.240.180.0600.060.180.24……

zxzxzxyxyx+-電子云的角度分布圖(Y

2)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)

1.1.2

多電子原子結(jié)構(gòu)LinusCarlPaulingUSACaliforniaInstituteofTechnology(Caltech)Pasadena,CA,USAb.1901.2.18d.1994.TheNobelPrizein

Chemistry

1954TheNobelPrizein

Peace

Prize1962第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)Pauling原子軌道近似能級圖1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p3d4d5d6d4f5f七六五四三二一E多電子原子的軌道能級取決于n、l①當(dāng)l相同時，n

越大，軌道能級越高；如：1s<2s<3s，2p<3p<4p；②當(dāng)n相同時，l

越大，軌道能級越高；如：ns<np<nd<nf

；③當(dāng)n、l都相同時，屬于同一能級,各軌道能量相同→等價軌道；如：2px,2py,2pz

；④當(dāng)n、l都不相同時，“有時”會出現(xiàn)“反常”現(xiàn)象→能級交錯；如：4s<3d；5s<4d；6s<4f<5d<6p。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)2.

核外電子排布原則:(3)洪特規(guī)則(2)能量最低原理(1)泡利不相容原理根據(jù):光譜數(shù)據(jù)(1)泡利(Pauli)不相容原理原子中兩個電子的四個量子數(shù)不可能完全相同。同一個軌道(n,l,m

相同)中最多容納兩個自旋相反(ms不同)的電子。Wolfgamg

EPauli(1900—1958）奧地利,1945年諾貝爾物理學(xué)獎Be:2s2第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)【解決的問題】

核外各電子層、各亞層、各軌道最多可能容納的電子數(shù)。量子數(shù)nlmms電子A200+1/2電子B200-1/2原理說明:(2)

每一電子層中電子的最大容量為2n2

個。(1)

同一原子中的各個電子的運動狀態(tài)是不相同的。核外電子分布將盡可能優(yōu)先占據(jù)能級較低的原子軌道，以使系統(tǒng)能量處于最低。鮑林(Pauling)的近似能級順序：1s;

2s,2p;3s,3p;4s,3d,4p;5s,4d,5p;6s,4f,5d,6p;7s,5f,6d,7p;

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)(2)能量最低原理

【說明】①每一個亞層是一個能級,各能級的能量不同，同一能級的各軌道能量是相同的，常稱為等價軌道。如:3p中的三個等價軌道:3px,3py,3pz。②用“;”隔開的是若干能級組，相鄰能級組之間的能量差較大,而每一能級組內(nèi)各能級的能量差較小。(能級組的劃分是元素周期系劃分周期的依據(jù))第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)1s11s2第1能級組2s1~22p1~6第2能級組3s1~23p1~6第3能級組4s1~23d1~104p1~6第4能級組5s1~24d1~105p1~6第5能級組6s1~24f1~145d1~106p1~6第6能級組7s1~25f1~146d1~107p1~6第7能級組

1s；

2s,2p；

3s,3p；

4s,3d,4p；

5s,4d,5p；

6s,4f,5d,6p；

7s,5f,6d,(7p)；出現(xiàn)d

軌道時：依照ns,(n-1)d,np的順序排列；出現(xiàn)f

軌道時：依照ns,(n-2)f,(n-1)d,np順序排布.

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)③注意能級交錯。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)【解決的問題】

與

n

,l

有關(guān)的能級順序，即不同主量子數(shù)n和不同角量子數(shù)l的電子在各能級中的填充順序?！拘聠栴}】

n,l相同的同一能級(同一電子亞層)的各軌道電子是如何分布的?④電子在填充時一般按近似能級順序，而在書寫核外電子分布式時，則按主量子數(shù)n從小到大的順序?qū)?，相同n

的各能級按l值由小到大依次寫在一起。(3)洪特(Hund)規(guī)則第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)能量相同(n,l

相同)的等價軌道中，電子盡可能分占(m不同)各個軌道，而且自旋平行(ms

相同)。【解釋】

電子進入同一個軌道時，需要克服電子成對能，因此當(dāng)電子分占各個軌道時更有利于系統(tǒng)能量最低。FriedrichHund（1896.2~1997.3）例如:碳原子6C：而不是1s22s22p2又如：錳原子25Mn：1s22s22p63s23p63d54s2

而不是

2p2s1s2s1s2p第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)或?qū)懗?

或?qū)懗桑?d24Cr：1s2

2s2

2p63s23p63d4s√

×4s3d3d4s29Cu：1s2

2s2

2p63s23p63d104s1×3d4s√

3d4s半滿全滿規(guī)則:(洪特規(guī)則特例)全充滿(s2,p6,d10,f14)半充滿(s1,p3,d5,f7)全空(s0,p0,d0,f0)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)512.用軌道符號，如11Na:

1s22s22p63s1或簡式[Ne]3s13.價電子層(原子實之外)結(jié)構(gòu)式1.軌道圖示法表示軌道，↓↑表示自旋。核外電子排布的表示方法：【明確】◆

價電子：參加化學(xué)反應(yīng)時參與成鍵的電子。◆

價電子層：主族元素是指最外層的ns或ns,np能級；副族元是指最外層ns和次外層(n-1)d能級。

29Cu：電子分布式：1s22s22p63s23p63d104s13d104s1價電子層結(jié)構(gòu)式：原子實第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)在原子結(jié)構(gòu)中，p、2p、3p2等各表示什么含義？【補充例題】答：在原子結(jié)構(gòu)中，p表示軌道，即l=1時的軌道，也可以稱為p亞層；2p表示第二電子層p亞層，又稱n=2軌道上的p亞層或2p軌道，還可以說是n=2，l=1的波函數(shù)(或軌道)；3p2表示在n=3的p軌道上有2個自旋平行的電子。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)能級交錯：E4s<E3d<E4p

E6s<E4f<E5d<E6p對于多電子軌道能級圖：思考第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)1.

屏蔽效應(yīng)和有效核電荷+2Hee-e-He++2e-假想Hee-2-σ第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)屏蔽效應(yīng)

——多電子原子中其它電子削弱(抵消)一部分核電荷對指定電子的作用。屏蔽常數(shù)：表示核電荷數(shù)減少程度的經(jīng)驗常數(shù)，

(σ)

反映了屏蔽效應(yīng)的強弱。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)示意圖：

核內(nèi)層電子外層電子強屏蔽弱屏蔽(可忽略)有效核電荷數(shù)=核電荷數(shù)-其余電子屏蔽常數(shù)的總和

若被屏蔽電子是(ns,np)組中的電子：(1)

外層

=0;(2)

同組

=0.35;=0.30(1s);(3)

(n-1)層

=0.85(s,p),1.00(d,f);(4)

更內(nèi)層各組

=1.00.

若被屏蔽電子是(nd,nf)組中的電子：(5)

內(nèi)層各組

=1.00.第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)原子核外電子分組順序：(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)…

Slater法則——σ的求法

解：17Cl：1s22s22p63s23p5

同層電子：1=(7-1)0.35=2.10(n-1)層電子：2=80.85=6.80(n-2)層以內(nèi)電子：3=21.00=2.00

總的屏蔽作用：

Σ

=1+2+3=2.10+6.80+2.00=10.90

有效核電荷為：

Z*=Z-Σ=17–10.90=6.10

例：計算17Cl原子核外3p上一個電子的有效核電荷數(shù)。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)(

)()()分析：作用于鈉原子各電子的有效核電荷數(shù)。第一層某個電子上的第二層某個電子上的第三層電子上的

11Na原子核外電子排布式為1s22s22p63s1，()()()第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)

試計算作用在29Cu原子核外3d上某個電子的有效核電荷數(shù)。

根據(jù)

()()()()()解：【補充例題】●

基態(tài)K原子，Z＝19，核外電子排布分析

K：(1s2)

(2s22p6)

(3s23p6)

(3d1)(4s0)K：(1s2)

(2s22p6)

(3s23p6)

(3d0)(4s1)能級交錯K：(1s2)

(2s22p6)(3s23p6)(3d0)(4s1)對價層電子4s1:

σ=8×0.85+10×1.00=16.8

Z*=19-16.8=2.20

E=-13.6×2.202/42=-4.11ev

K：(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(3d1)(4s0)對價層電子3d1:σ=18×1.00=18.0

Z*=19-18.0=1.0

E=-13.6×1.02/32=-1.51ev

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)(3)呈周期性變化元素周期律元素周期表總結(jié)出

(2)有規(guī)律，遵循“兩原理一規(guī)則”核外電子分布(1)實驗光譜數(shù)據(jù)為根據(jù)

1.1.3

元素周期律1.

原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期表D.I.Mendeleyev（1834—1907）第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)“門捷列夫不自覺地應(yīng)用黑格爾的量轉(zhuǎn)化為質(zhì)的規(guī)律，完成了科學(xué)上的一個勛業(yè)，這個勛業(yè)可以和勒維烈計算尚未知道的行星海王星的軌道的勛業(yè)居于同等地位?！?/p>

——恩格斯《自然辯證法》門捷列夫的早期元素周期表

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)寶塔式或滴水鐘式周期表第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)放射式元素周期表

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)立體式周期表

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)維爾納元素周期表

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)周期的劃分與相應(yīng)能級組的關(guān)系第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)周期數(shù)特點能級組對應(yīng)的能級原子軌道數(shù)元素數(shù)一特短周期11s12二短周期22s2p48三短周期33s3p48四長周期44s3d4p918五長周期55s4d5p918六特長周期66s4f4d6p1832七不完全周期77s5f5d7p18應(yīng)有32元素數(shù)目＝相應(yīng)能級組中原子軌道的電子最大容量周期數(shù)=能級組中最高主量子數(shù)

元素的周期

Ⅷ族:ns層+(n-1)d層電子數(shù)為8~10

0族:最外層電子數(shù)為8或2(n=1)

特殊La

系、Ac系:情況復(fù)雜第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)主族及Ⅰ、Ⅱ副族數(shù)=最外層電子數(shù)

Ⅲ~Ⅶ副族數(shù)=最外層s電子數(shù)+次外層d電子數(shù)第1,2,13,15,16和17列為主族，即：IA,IIA,IIIA,IVA,VA,VIA,VIIA.

元素的族

第3~7,11和12列為副族，即：IIIB,IVB,VB,VIB,VIIB,IB和IIB.副族、Ⅷ族:最外層s電子+次外層d電子價電子構(gòu)型(分布式)主族、零族:最外層電子※鑭系、錒系:

最外層s電子+次外層d電子+倒數(shù)第三層f電子

明顯影響元素性質(zhì)的電子排布第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)【注意】

在元素周期表當(dāng)中，價電子排布類似的元素集中在一起，共分為五個區(qū)域，主要是以最后填入的電子的能級代號作為區(qū)分的。

s區(qū)[ns1~2]d區(qū)[(n-1)d1~8ns1~2]

f區(qū)

f區(qū)

[(n-2)f1~14(n-1)d0~2ns2]p區(qū)[ns2np1~6]ds區(qū)[(n-1)d10ns1~2]第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)

元素的分區(qū)

①s區(qū)：ⅠA,ⅡA族元素，ns1-2，化合價為+1、+2，屬活潑金屬元素。③d區(qū)：ⅢB~ⅦB族及第Ⅷ族元素，(n-1)d1-8ns1-2(Pd

例外，4d105s0)。該區(qū)元素屬過渡金屬元素，化合價

+2、+3價(常見)?？偨Y(jié)②p區(qū)：ⅢA~ⅦA族和零族元素，ns2np1-6(He例外，

1s2)。該區(qū)右上方屬典型的非金屬元素，左下方元素帶有明顯的金屬性。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)總結(jié)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)④ds區(qū)：ⅠB,ⅡB族元素，(n-1)d10ns1-2，屬過渡金屬元素，化合價多為+1、+2，也有失去次外層d電子具有更高的化合價，如Cu2+、Au3+等。⑤f區(qū)：包括鑭系(57~71)和錒系(89~103)，

(n-2)f0-14

(n-1)d0-2ns2，屬于過渡金屬元素，但一般將d區(qū)元素和ds區(qū)元素合稱為過渡元素，而把f

區(qū)元素稱為內(nèi)過渡元素?；蟽r可為+3、+4價，該區(qū)元素的化學(xué)性質(zhì)彼此十分相近。1.已知四種元素的原子的外層電子結(jié)構(gòu)分別為：(1)4s2

(2)3s23p5

(3)3d24s2

(4)5d106s2

，試指出它們在周期系中各處于哪一周期？哪一族？哪一區(qū)？

答：(1)4s2

第四周期，第ⅡA族，s區(qū)

(2)3s23p5

第三周期，第ⅦA族，p區(qū)

(3)3d24s2

第四周期，第ⅣB族，d區(qū)

(4)5d106s2

第六周期，第ⅡB族，ds區(qū)

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)【補充例題】第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)【補充例題】2.寫出24號元素原子核外電子排布，該元素是第幾周期，第幾族？是金屬還是非金屬？最高氧化態(tài)為多少？1s22s22p63s23p63d54s1第四周期，ⅥB族，金屬，最高氧化態(tài)為+6。答：2.

元素性質(zhì)的周期性原子半徑

電離能電子親和能電負性反應(yīng)原子本身性質(zhì)原子在化合物中的性質(zhì)

在周期表中，元素原子的電子層結(jié)構(gòu)的周期性變化，決定了元素性質(zhì)的變化呈現(xiàn)周期性。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)

(1)原子半徑(r)

金屬晶體中兩個相鄰原子核間距的一半金屬半徑rM兩個相同原子以共價單鍵結(jié)合時，核間距的一半共價半徑rc范德華半徑（稀有氣體）單原子分子晶體中兩相鄰分子核間距離的一半2rM2rc2r第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)主族元素半徑變化第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)原子半徑變化規(guī)律的形象表示第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)主族元素

解釋：

同周期:左右原子半徑逐漸減小。同族:上下原子半徑逐漸增大。

解釋：

Z↑，核引力↑，r↓;最外層e↑，屏蔽效應(yīng)↑，r↑;Z*=(Z-Σσ)↑,結(jié)果r↓Z↑，核引力↑，r↓;e層數(shù)↑，r↑;Z*=(Z-Σσ)↓,結(jié)果r↑第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)解釋：源于鑭系收縮現(xiàn)象（略）同周期:左右原子半徑緩慢減小。同族:上下原子半徑略微增大，且5、6

周期鑭以后同族上下兩元素幾乎相等。電子遞增在次外層(n-1)d，屏蔽效應(yīng)強，有效核電荷增加少，半徑減小緩慢。

解釋：

Z↑，核引力↑，r↓次外層e↑，屏蔽效應(yīng)↑，r↑Z*=(Z-Σσ)↑,結(jié)果r↓第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)副族元素

基態(tài)氣體原子失去電子成為帶一個正電荷的氣態(tài)正離子所需要的能量稱為第一電離能，用I

1表示。E(g)

E+(g)+e-I

1例如：(2)

電離能(I)Li(g)-e-→Li+(g)I1=520.2kJ/molLi+(g)-e-→Li2+(g)I2=7298.1kJ/molLi2+(g)-e-→Li3+(g)I3=11815kJ/molE+(g)

E2+

(g)+e-I

2第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)(1)反映了原子失去電子的難易程度——金屬性。I

越小，越易失電子，金屬性越強；相反，金屬性越弱。(2)說明元素通常所呈價態(tài)數(shù)(+),如：電離能I

的意義鈉I1<<I2

呈+1價(約9倍)

鎂I1<I2<<I3

呈+2價(約5倍)

鋁I1<I2<I3<I4

呈+3價(約5倍)

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)電離能隨原子序數(shù)的增加呈現(xiàn)出周期性變化同族

原子半徑有效核電荷電子層數(shù)綜合的結(jié)果...【注意】

以上僅為一般規(guī)律，有特殊情況存在(電子結(jié)構(gòu)式是半滿或全滿的原子)同周期

:左右I1趨于增大;

(∵r↓，Z*↑，失e漸難)主族：上→下I1減小。

(∵r↑，Z*↓，失e漸易)副族和Ⅷ族:

上→下I1減小，但規(guī)律性較差。(∵結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜)規(guī)律第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)元素的氣態(tài)原子在基態(tài)時獲得一個電子成為一價氣態(tài)負離子所放出的能量稱為電子親和能。O-

(g)

+e

-

O2-(g)A2

=844.2kJ.mol-1例如：(3)

電子親和能(A)當(dāng)負一價離子再獲得電子時要克服負電荷之間的排斥力，因此要吸收能量。O

(g)

+e-O-(g)A1

=-140.0kJ.mol-1第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)一般A1<0，A2>0，但對于稀有氣體，A1>0。(1)表示原子得電子的難易程度——非金屬性。

A1

越大,越易得電子，非金屬性越強；相反，非金屬性越弱。電子親和能

A的意義(2)說明元素通常所呈價態(tài)。【指出】

A值較難確定，可見的數(shù)據(jù)很少。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)——原子在分子中吸引電子的能力。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)Pauling標(biāo)度(Xp)Mulliken標(biāo)度(XM)Allred-Rochow標(biāo)度(XAR)Allen標(biāo)度(XA)電負性大小規(guī)律：LunisPauling(1901~1995)1954年度的諾貝爾化學(xué)獎1962年的諾貝爾和平獎(4)

電負性(X)同一周期：從左到右，X增大。同一主族：從上到下，X變小。電負性的標(biāo)度有多種：◆原子吸引電子的趨勢較強,元素在該化合物中顯示電負性;原子吸引電子的趨勢較弱，元素在該化合物中則顯示電正性?！鬎的電負性最大，電負性大的元素集中在周期表的右上角;Cs(Fr)的電負性最小，電負性小的元素集中在周期表的左下角。◆電負性有不同的標(biāo)度，即有不同的數(shù)據(jù)表。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)①電離能和電子親合能用來討論離子化合物。

②電負性概念則用于討論共價化合物的性質(zhì)。

【說明】第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)(2)判斷化合物中元素的化合價符號。(1)劃分元素的金屬性與非金屬性。電負性X

的應(yīng)用

(3)判斷化合物中化學(xué)鍵的類型。(一般規(guī)則）

經(jīng)驗界限X

≈

2

（一般規(guī)則）(3)無限多個相同原子緊密結(jié)合的體系:金剛石、晶體硅、石墨、金屬等

(2)少數(shù)幾個相同原子組成的分子體系:

(2)無限多的不同原子或離子形成的體系：(1)有限多的不同原子形成的分子體系：元素的存在形態(tài)單質(zhì)化合物(1)單原子體系：稀有氣體（極少）結(jié)合力？原子或離子的總趨勢→

結(jié)合

1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵：分子或晶體中相鄰原子(或離子)之間強烈、的吸引作用。(3)金屬鍵：金屬原子、金屬離子間形成的化學(xué)鍵。(1)共價鍵：原子間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵。(2)離子鍵：正、負離子間靠庫侖引力形成的化學(xué)鍵。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)共價鍵理論Lewis理論（1916年）價鍵理論（1927年、1930年）雜化軌道理論（1931年）價層電子對互斥理論（1940年）分子軌道理論（20世紀20年代末）Lewis理論電子配對理論——共用電子對成鍵

Lewis結(jié)構(gòu)式HHClCCl????????Cl????Cl????????????NN????八隅體規(guī)則違背八隅體規(guī)則的例子：BF3、SF6等第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)1.價鍵理論各提供自旋相反的未成對電子配對成鍵。原子軌道以波函數(shù)同號沿重疊最多的方向進行重疊成鍵。配對原理：最大重疊原理：

要點

具有單電子的兩個原子接近時:1.2.1共價鍵的價鍵理論第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)（1）共價鍵的本質(zhì)和特征

ER基態(tài)0O74pmΨ2OR??ABR排斥態(tài)基態(tài)OE0OΨ2R?AB?第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)

本質(zhì)

原子軌道有效重疊后,兩核間電子云密度增大

兩核對核間電子云的吸引增強，核間排斥降低致使

系統(tǒng)能量降低穩(wěn)定成鍵結(jié)果

兩個原子接近時，只有兩個自旋方向相反的單電子可以配對形成共價鍵。px第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)【說明】

飽和性決定了物質(zhì)的組成比，如：H2S2:1

方向性決定了物質(zhì)的幾何構(gòu)型，如：V字型

SHH原子所能提供單電子數(shù)=共價單鍵數(shù)目原子軌道的重疊必須沿重疊最多的方向進行，這樣才能形成牢固的共價鍵。飽和性:

方向性:

特征

價鍵理論認為：共用電子對定域于成鍵的兩原子之間。鍵極性的產(chǎn)生，源于成鍵原子對共用電子對(重疊電子云)吸引力的大小，通?？捎秒娯撔圆?ΔX)衡量。電子云密集區(qū)位于原子核間中心區(qū)域——非極性鍵

(一般由同種元素的原子形成)

電子云密集區(qū)偏向電負性大的原子——(一般由不同種元素的原子形成)

極性鍵

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)（2）共價鍵的極性

重疊程度大，穩(wěn)定，可轉(zhuǎn)動；σ鍵，重疊“頭碰頭”

鍵重疊程度小，易斷，不可轉(zhuǎn)動。π鍵，“肩并肩”

鍵第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)

①

鍵和鍵(按軌道重疊方式分類)

（3）共價鍵類型

HHHHσs-s

的波函數(shù)圖形HClσs-p的波函數(shù)圖形H―Clσp-p的波函數(shù)圖形ClClClCl第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)σ鍵（“頭碰頭”）第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)s

+s

+p

+-s

+

σp-s的波函數(shù)圖形σs-s

的波函數(shù)圖形px

+-px

+-σp-p

的波函數(shù)圖形σ鍵（“頭碰頭”）πp-p的波函數(shù)圖形第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)π鍵（“肩并肩”）

π鍵的特點：軌道重疊部分對鍵軸平面呈鏡面反對稱，由于π鍵的軌道重疊方式不滿足最大重疊原理，所以π鍵的穩(wěn)定性比σ鍵小，化學(xué)反應(yīng)中易斷裂，π電子比σ電子活潑，易參加化學(xué)反應(yīng)。

σ鍵的特點：軌道重疊部分沿著鍵軸呈圓柱形對稱，由于軸向重疊是最大重疊，所以σ鍵的鍵能較大，很牢固，化學(xué)反應(yīng)中不易斷裂，表現(xiàn)出相對不活潑性。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)軌道異號進行重疊，因能量升高無法成鍵。p-++-p第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)②單鍵和重鍵(按共用電子對數(shù)目分類)

單鍵：一對電子(鍵)，如重鍵雙鍵：兩對電子()，如三鍵：三對電子()，如πxπyNNσN:1s22s22px12py12pz1鍵解離能D:在雙原子分子中，于標(biāo)態(tài)下將氣態(tài)分子斷裂成氣態(tài)原子所需要的能量。DH-Cl=432kJ?mol-1，DCl-Cl=243kJ?mol-1如：H2O(g)→H(g)+OH(g)

HO(g)→H(g)+O(g)在多原子分子中，斷裂氣態(tài)分子中某一個鍵，形成兩個“碎片”時所需要的能量稱為這個鍵的D。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)（4）鍵參數(shù)鍵能(E

)DH-OH=499kJ?mol-1DO-H=429kJ?mol-1

標(biāo)準狀態(tài)下氣態(tài)分子拆開成氣態(tài)原子時，每種鍵所需能量的平均值。鍵能(E)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)雙原子分子：鍵能=鍵解離能如:

多原子分子：鍵能=鍵解離能的平均值如CH4中:

如H2O中:

如：N2O4(g)DN-N=167kJ·mol-1

N2H4(g)

DN-N=247kJ·mol-1第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)同一種鍵在不同分子中，鍵能大小可能不同。

鍵能與鍵焓：ΔrHm=ΔrUm+ΔnRT2H2(g)+O2(g)2H2O(g)ΔrHmΔrHm=2EH-H+EO-O-4EO-HΔrHm=ΣE反應(yīng)物-ΣE生成物EO-O2EH-H4H(g)+2O(g)4EO-H——分子內(nèi)成鍵兩原子核間的平衡距離。鍵Lb/pmE(kJ/mol)鍵Lb/pmE(kJ/mol)H-F92570H-H74.0436H-Cl127432C-C154346H-Br141366C=C134602H-I161298C≡C120835F-F141159N-N145159Cl-Cl198.8244N≡N110946Br-Br228.4193C-H109414I-I266.6151O-H96464鍵長(Lb)

鍵長越短，鍵能越大，化學(xué)鍵越牢固。單鍵、雙鍵及三鍵的鍵長依次縮短，鍵能依次增大。同一種鍵在不同分子中，鍵長基本是個定值。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)——

分子中兩個相鄰化學(xué)鍵之間的夾角。正四面體形三角錐形決定分子幾何構(gòu)型的兩要素：鍵長和鍵角。HHHN107°18′104°45′OHHCOO180°HHHHC109°28′直線形V形鍵角(°)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)2.雜化軌道理論與分子的空間構(gòu)型沼氣、天然氣的主要成分是甲烷（CH4）第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)兩個原子接近時，只有兩個自旋方向相反的單電子可以配對形成共價鍵。共價鍵理論成功地闡明了共價鍵本質(zhì)和特性1、共價鍵的本質(zhì)2、共價鍵的飽和性3、共價鍵的方向性一個原子含有幾個單電子，就能和其他原子的幾個自旋方向相反的單電子形成幾個共價鍵。共價鍵總是沿著原子軌道最大重疊的方向形成。2s2p甲烷分子式不是CH2而是CH4

甲烷鍵角不是90o而是

109o28′甲烷四個C-H鍵完全相同6C：1s22s22p2Why？第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)LinusCarlPaulingUSACaliforniaInstituteofTechnology(Caltech)Pasadena,CA,USAb.1901.2.18d.1994.TheNobelPrizeinChemistry1954TheNobelPrizeinPeacePrize1962量子化學(xué)大師鮑林(Linuspauling)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)（1）

雜化、雜化軌道在形成多原子分子的過程中，中心原子幾個能量相近的不同類型的原子軌道，進行線性組合，重新分配能量和確定空間方向，組成數(shù)目相等的新原子軌道，這一過程叫“雜化”，所形成的新軌道叫“雜化軌道”。前提主體經(jīng)過結(jié)果第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)（2）

雜化軌道情況形狀：一頭大，一