第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(10級(jí))

大學(xué)普通化學(xué)

什么是化學(xué)？

1如何學(xué)好大學(xué)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)緒論緒論

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

化學(xué)是在原子和分子水平上研究和闡述物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律及其變化過(guò)程中能量關(guān)系的自然科學(xué)。研究的對(duì)象：包括原子、分子、生物大分子、超分子和物質(zhì)凝聚態(tài)等多個(gè)層次?；瘜W(xué)的發(fā)展：經(jīng)歷了新元素的發(fā)現(xiàn)、各種化合物的研究、元素周期律的發(fā)現(xiàn)、合成新分子等過(guò)程。21世紀(jì)的化學(xué)在與物理學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)、能源科學(xué)、海洋科學(xué)及空間科學(xué)等的相互交叉、滲透、促進(jìn)中得到了更大發(fā)展。化學(xué)冶金食品紡織、印染物理數(shù)學(xué)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)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(shuō)：我的專(zhuān)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(diǎn)搞不清化學(xué)的定義了?？茖W(xué)的發(fā)展太快了，需要這門(mén)科學(xué)重新定位。緒論大學(xué)普通化學(xué)化學(xué)與其它科學(xué)的聯(lián)系及其分支一覽化學(xué)+物理物理化學(xué)化學(xué)物理力學(xué)——化學(xué)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)光學(xué)——光化學(xué)、激光化學(xué)、感光化學(xué)

電學(xué)——電化學(xué)熱學(xué)——熱化學(xué)磁學(xué)——磁化學(xué)量子——量子化學(xué)輻射——輻射化學(xué)緒論化學(xué)與其它科學(xué)的聯(lián)系及其分支一覽（續(xù)）化學(xué)+生物——生物化學(xué)植物化學(xué)動(dòng)物化學(xué)微生物化學(xué)水生化學(xué)腦化學(xué)血液化學(xué)神經(jīng)化學(xué)大學(xué)普通化學(xué)化學(xué)+天文——天體化學(xué)數(shù)學(xué)——化學(xué)拓?fù)鋵W(xué)氣象——大氣化學(xué)煤炭——煤炭化學(xué)地質(zhì)——地球化學(xué)環(huán)境——環(huán)境化學(xué)醫(yī)學(xué)——臨床化學(xué)染料——染料化學(xué)藥物——藥物化學(xué)農(nóng)業(yè)——農(nóng)業(yè)化學(xué)、肥料化學(xué)、殺蟲(chóng)劑化學(xué)、土壤化學(xué)林業(yè)——林業(yè)化學(xué)緒論大學(xué)普通化學(xué)化學(xué)+軍事——化學(xué)武器、炸藥化學(xué)工業(yè)——工業(yè)化學(xué)、化學(xué)工程機(jī)械——化工機(jī)械、化學(xué)儀器、化工儀表計(jì)算機(jī)——計(jì)算機(jī)化學(xué)、化學(xué)信息檢索、數(shù)據(jù)處理語(yǔ)言——化合物命名、新元素/化合物名字的創(chuàng)造化學(xué)+歷史——化學(xué)史哲學(xué)——化學(xué)哲學(xué)法律——法醫(yī)化學(xué)、毒物分析外語(yǔ)——化學(xué)翻譯緒論大學(xué)普通化學(xué)研究無(wú)機(jī)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(jī)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(wú)機(jī)化學(xué)

有機(jī)化學(xué)分析化學(xué)物理化學(xué)

大學(xué)化學(xué)緒論大學(xué)普通化學(xué)化學(xué)包括哪些學(xué)科分支？2元素化學(xué)配位化學(xué)同位素化學(xué)無(wú)機(jī)固體化學(xué)無(wú)機(jī)合成化學(xué)無(wú)機(jī)分離化學(xué)物理無(wú)機(jī)化學(xué)生物無(wú)機(jī)化學(xué)……元素有機(jī)化學(xué)理論有機(jī)化學(xué)有機(jī)固體化學(xué)有機(jī)合成化學(xué)有機(jī)分離化學(xué)物理有機(jī)化學(xué)生物有機(jī)化學(xué)高分子化學(xué)……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……化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)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(jì)算化學(xué)……

大學(xué)化學(xué)集各化學(xué)分支于一體，簡(jiǎn)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(diǎn)是使學(xué)習(xí)者了解化學(xué)科學(xué)的概貌，學(xué)會(huì)用化學(xué)的觀點(diǎn)和方法去觀察、認(rèn)識(shí)、分析和解決問(wèn)題。緒論大學(xué)普通化學(xué)“大學(xué)化學(xué)”究竟學(xué)什么？3緒論大學(xué)普通化學(xué)原子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)第一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)微觀視野大學(xué)普通化學(xué)宏觀角度熱力學(xué)動(dòng)力學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系第二章化學(xué)反應(yīng)的方向和程度第二章化學(xué)反應(yīng)速率第四章溶液中的氧還反應(yīng)——電化學(xué)原理第三章溶液緒論大學(xué)普通化學(xué)學(xué)習(xí)要求：認(rèn)真聽(tīng)課、記錄筆記、完成作業(yè)、閱讀教材、全面復(fù)習(xí)、考試合格。

如何學(xué)好大學(xué)化學(xué)？

4我國(guó)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(shí)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。戴安邦（1901.04~1999.04）無(wú)機(jī)化學(xué)家、化學(xué)教育家。是我國(guó)配位化學(xué)的奠基人之一。

1.掌握大學(xué)化學(xué)的基本知識(shí)，擴(kuò)展知識(shí)面。學(xué)習(xí)目的：

2.學(xué)習(xí)化學(xué)科學(xué)的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的觀點(diǎn)、方法，提高綜合素質(zhì)。緒論大學(xué)普通化學(xué)《大學(xué)化學(xué)》考試與評(píng)價(jià)

小論文+演講+習(xí)題講解由4~6人組成一組，共同完成兩項(xiàng)工作：閉卷筆試60%小論文+演講+習(xí)題講解30%平時(shí)作業(yè)10%考試成績(jī)（平時(shí)成績(jī)共占40%，平均約為31分，應(yīng)呈正態(tài)分布。）緒論大學(xué)普通化學(xué)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(shí)際問(wèn)題(解釋、說(shuō)明或介紹等)。（可參看教材第5、6、7章和各章節(jié)的小字內(nèi)容，也可自查資料擴(kuò)展內(nèi)容。）

1.小論文：題目自擬,內(nèi)容量按WordB5紙2頁(yè)(正文5號(hào)字)并打印，期末考試前上交(10分)。

2.演講：將小論文制作成約6~10頁(yè)ppt

文稿,用于演講發(fā)表(15分)?！咀ⅰ縒ord版和ppt版在內(nèi)容的量和編排上可有不同。一、小論文+演講（25分）緒論大學(xué)普通化學(xué)演講方式：每組由4~6人按所準(zhǔn)備的內(nèi)容依次接力各講幾分鐘，合計(jì)每組10分鐘(內(nèi)容的量要組織好，不得超時(shí)）。評(píng)分方法：滿(mǎn)分25分，其中論文10分，成績(jī)由教員評(píng)價(jià)(平均分約7分)；演講15分，由每組推舉評(píng)委一名，對(duì)各組演講進(jìn)行打分。計(jì)算分?jǐn)?shù)時(shí)，去掉兩個(gè)最高分，去掉兩個(gè)最低分，其它取平均值為最后得分。（平均分控制在約12分）緒論大學(xué)普通化學(xué)

二、習(xí)題講解（5分）對(duì)課后習(xí)題中同學(xué)們普遍存在的疑難問(wèn)題進(jìn)行講解，時(shí)間約5分鐘。

1.由課代表組織抽簽決定各組上講臺(tái)做演講和講解習(xí)題的順序。

2.演講在平時(shí)課堂空余時(shí)間或?qū)W期后期專(zhuān)門(mén)安排時(shí)間進(jìn)行。

3.抽簽結(jié)果、各組成員、評(píng)委和演講成績(jī)由課代表列表記錄備案?！菊f(shuō)明】

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)宏觀的認(rèn)識(shí)、掌握物質(zhì)變化的規(guī)律；微觀的了解物質(zhì)變化的根本原因。認(rèn)識(shí)規(guī)律物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)性質(zhì)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

原子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)物質(zhì)結(jié)構(gòu)基本內(nèi)容?原子結(jié)構(gòu)（原子內(nèi)）?分子結(jié)構(gòu)（原子間）?分子結(jié)構(gòu)（分子間）?晶體結(jié)構(gòu)分子間作用力--范德華力；氫鍵

晶體結(jié)構(gòu)離子晶體；原子晶體；分子晶體；金屬晶體；混合型晶體微觀粒子的波粒二象性；波函數(shù)(原子軌道)；表示電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)量子數(shù)n,l,m,ms;用量子力學(xué)描述核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；核外電子分布的基本原則;元素周期律

化學(xué)鍵?共價(jià)鍵：▲價(jià)鍵理論；▲雜化軌道理論；▲分子軌道理論；▲價(jià)電子對(duì)互斥理論等?離子鍵?金屬鍵結(jié)論：（1）電子在原子中的活動(dòng)空間很大。（2）原子核的密度是巨大的，約為1014g·cm-3。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)

1.1原子結(jié)構(gòu)人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程：

原子(d≈10-10m)

電子

(d≈10-15m)質(zhì)量

me=9.109×10-31kg原子核(d≈10-16~10-14m)質(zhì)子（1836me）中子（1839me）運(yùn)動(dòng)速度=1.0×106m·s-1·【提問(wèn)】關(guān)于原子結(jié)構(gòu)你了解多少？16世紀(jì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室

夸克夸克?19世紀(jì)末，證實(shí)：原子可分為帶正電荷粒子帶負(fù)電荷粒子1.1原子結(jié)構(gòu)氫氣(H2)放入放電管通以高壓電流，氫原子(H)

被激發(fā)而發(fā)光，用棱鏡分光所得的線狀光譜即為氫光譜(按λ依次排列的不連續(xù)的線條)。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(1)原子由居于中心的帶正電的原子核和核外帶負(fù)電的電子組成。(2)電子以不同的軌道圍繞原子核旋轉(zhuǎn)。?1911年,盧瑟福提出在當(dāng)時(shí)得到普遍的承認(rèn)，但無(wú)法解釋氫光譜。Ernest.Rutherford(1871～1937)盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型

1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)656.3486.1434.1410.2

氫原子在可見(jiàn)光區(qū)的線狀譜線名稱(chēng)放電管高壓電電弧

氫氣

狹縫

棱鏡

檢測(cè)器（照相底片）

Niels

HenrikDavidBohr(1885-1962)由于對(duì)原子結(jié)構(gòu)理論的重大貢獻(xiàn)，獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)(1922年)?1913年,玻爾根據(jù)普朗克的“量子論”和愛(ài)因斯坦的“光子學(xué)說(shuō)”認(rèn)為：電子在核外的能量是不連續(xù)的。1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)玻爾和愛(ài)因斯坦Albert.Einstein(1879~1955)Max.Karl.Ernst.Ludwig.Planck(1858~1947)(1)電子繞核沿固定軌道運(yùn)動(dòng),電子有確定的能量,同時(shí)不輻射能量。(2)離核近的軌道能量低，離核遠(yuǎn)的軌道能量高。電子在能量不同的軌道之間可以躍遷：e躍遷

軌道1軌道2躍遷時(shí)有能量吸收或放出，且能量是不連續(xù)的(能量量子化)。

玻爾理論的要點(diǎn)：貢獻(xiàn)：成功解釋了氫原子光譜。

(2)不能說(shuō)明多電子原子的光譜和氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。局限：(1)把電子簡(jiǎn)單地理解為經(jīng)典粒子(像宏觀物體低速運(yùn)動(dòng))。1.1原子結(jié)構(gòu)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)?有固定的軌道?可同時(shí)準(zhǔn)確確定位置和速度?可預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)用量子力學(xué)解釋

用經(jīng)典力學(xué)研究運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.1原子結(jié)構(gòu)測(cè)不準(zhǔn)不能同時(shí)準(zhǔn)確的確定位置和速度WernerKarlHeisenberg(1901-1976)玻爾和海森伯、泡利在一起研究微觀粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律宏觀物體

微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)比第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)是指光能發(fā)生衍射和干涉等現(xiàn)象,有波的特征,可用波長(zhǎng)或頻率來(lái)描述。

是指光的性質(zhì)可以用動(dòng)量來(lái)描述,光在發(fā)射或吸收時(shí)與實(shí)物有能量交換,最小能量單位是——光子概念。1.1.1氫原子結(jié)構(gòu)

1905年，愛(ài)因斯坦提出光子學(xué)說(shuō)，認(rèn)為光具有：波動(dòng)性粒子性Albert.Einstein(1879~1955)電子等微觀粒子的波粒二象性

1924年，德布羅意提出物質(zhì)波的概念，設(shè)想電子等微粒也具有波粒二象性。1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)LouisVictordeBroglie(1892-1987)France1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人物質(zhì)波理論的創(chuàng)立者量子力學(xué)的奠基人之一

1927年，德布羅意的設(shè)想被電子衍射實(shí)驗(yàn)所證實(shí),以后又證實(shí)了任何微粒均具有波粒二象性。粒子特征：質(zhì)量、速度波動(dòng)特征：波長(zhǎng)通過(guò)聯(lián)系起來(lái)，得出德布羅意關(guān)系式：他將表現(xiàn)金屬箔電子射線發(fā)生器A電子衍射實(shí)驗(yàn)示意圖底片粒子性感光斑點(diǎn)衍射環(huán)紋波動(dòng)性1.1原子結(jié)構(gòu)[如何理解]質(zhì)量，速度。如何描述電子的波動(dòng)性？是電子無(wú)數(shù)次行為的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,粒子性：波動(dòng)性：電子的需要用統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)解釋和理解，即通過(guò)電子在核外空間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多少——概率來(lái)體現(xiàn)。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)電子等物質(zhì)波是具有統(tǒng)計(jì)性的概率波

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

2)

——描述微觀粒子(電子等)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本方程。(二階偏微分方程)ErwinSchr?dinger(1887-1961)奧地利物理學(xué)家諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)(1933年)薛定諤方程ψ

ψ

ψ

ψ

式中——波函數(shù)

m——電子的質(zhì)量

E——電子的總能量

V——電子的勢(shì)能ψ

x,y,z——空間坐標(biāo)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(2)通過(guò)求解薛定諤方程可得到波函數(shù)。

(3)

本身缺乏明確的物理意義，而則表示電子在核外空間某處附近單位微體積內(nèi)出現(xiàn)的概率(即概率密度)。

(1)波函數(shù)是描述核外電子在三維空間中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)，習(xí)慣上稱(chēng)為原子軌道。[注意]

此處“原子軌道”與宏觀物體的運(yùn)動(dòng)軌道概念不同，是指電子在原子核外運(yùn)動(dòng)的某個(gè)空間范圍，即波函數(shù)的空間圖像。1.四個(gè)量子數(shù)

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1.1原子結(jié)構(gòu)電子在核外的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(波動(dòng)特征)

描述

求解

波函數(shù)()表達(dá)式(原子軌道)

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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)n1.1原子結(jié)構(gòu)意義:

①?zèng)Q定核外電子出現(xiàn)概率最大區(qū)域離核的遠(yuǎn)近；②代表電子和原子軌道的主要能量。

符號(hào):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(yuǎn)。

n相同的原子軌道歸并為同一電子層。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)意義:①?zèng)Q定電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道角動(dòng)量。

③表示原子軌道的形狀。(2)角量子數(shù)l

取值

符號(hào):s

pdfgh等

(電子亞層)

,共n個(gè)值。②表示電子層中又分為若干個(gè)電子亞層(也稱(chēng)能級(jí))。多電子原子中，電子的能量取決于n、l

，在n值相同時(shí)，l值越大，軌道能級(jí)越高，其電子能量越高。雙球形球形復(fù)雜形復(fù)雜形……第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(3)磁量子數(shù)m取值:

m可取從－l

到+l

所有整數(shù)(含零)，即:

,共(

2l

+

1

)個(gè)值。意義：①?zèng)Q定在外磁場(chǎng)作用下，電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道角動(dòng)量在磁場(chǎng)方向上的分量。

1.1原子結(jié)構(gòu)n、l、m與原子軌道的關(guān)系（教材p.3

表1-2）②基本上反映波函數(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。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)三個(gè)量子數(shù)波函數(shù)，即原子軌道決定描述電子繞核運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)狀態(tài)

如：

（合理組合）第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)該1s電子能量最低，運(yùn)動(dòng)區(qū)域離核很近。指電子的運(yùn)動(dòng)(繞核)狀態(tài)由n=1,l=0,m=0來(lái)描述；該電子處于第一(n=1)電子層(也稱(chēng)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(yùn)動(dòng)區(qū)域?yàn)榍蛐?；基態(tài)氫原子（4）自旋量子數(shù)ms意義:

表示電子所謂的自身旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。是為了使原子的性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)更好的一致，描述更為完整而人為提出的量子數(shù)。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。

1.1原子結(jié)構(gòu)2.氫原子的波函數(shù)

（自學(xué)了解）取值:

，常用“”和“”表示。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)3.波函數(shù)(原子軌道)的角度分布圖(Y)將隨角度的變化作圖——原子軌道角度分布圖。

[圖1-3]（P.5）第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)角度部分與l、m

有關(guān),只隨角度、而變化。徑向部分與n、l有關(guān)，只隨

距離

而變化；波函數(shù)直角坐標(biāo)球坐標(biāo)原子軌道（波函數(shù)）角度分布圖[圖1-3]（P.5）

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

(

l=0,m=0)

m一種取值,空間一種取向,一條s軌道。1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)原子軌道角度分布圖porbitalp軌道

(

l=1,m=+1,0,-1)m三種取值,三種取向,三條等價(jià)p軌道.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)pxOrbitalpzOrbital

l=1(p軌道)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(jià)d

軌道。1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)yyzdorbital1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(jià)d

軌道。dorbitaldz2

dxy,dyz,dxz.

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

l=2(d軌道)dxyOrbital1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

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(jià)

f軌道。l=g,m=0.l=g,m=1.l=g,m=2.1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

g

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(jià)

g軌道。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。

[明確]

①原子軌道有一定的形狀，而且是立體的，有正、負(fù)號(hào)之分(符號(hào)相同，對(duì)稱(chēng)性相同)。1.1原子結(jié)構(gòu)形狀

球形雙球形復(fù)雜形(+,－)(+,－)由l

決定(+)【歸納】

原子軌道的特征由n,l

決定能量

(n相同時(shí))低

高

n越大，能量越高；取向

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))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(jì)性特征。(2)原子體系中的每個(gè)波函數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)原子軌道?！揪C述】

(3)原子軌道的特征(能量、形狀、取向)由三個(gè)量子數(shù)決定，或者說(shuō)三個(gè)量子數(shù)決定了電子在核外的軌道運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。電子運(yùn)動(dòng)區(qū)域離核的平均距離。軌道能級(jí)(電子能量)的高低(主要)；(4)

主量子數(shù)n決定第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(yùn)動(dòng)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，雙球形；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(jí)(電子的能量)。

n,

l

決定多電子原子中軌道的能級(jí)(電子的能量)。

n,

l,m,ms決定電子的核外運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

(軌道運(yùn)動(dòng)+自旋運(yùn)動(dòng))

n,

l,m

決定原子軌道(),

即電子繞核運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。

(軌道運(yùn)動(dòng))

【換言之】第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)波動(dòng)性1.1原子結(jié)構(gòu)4.電子云與概率密度如何使ψ能與可以觀察的物理量聯(lián)系起來(lái)？

電子出現(xiàn)的概率密度如何展現(xiàn)？電子云：用小黑點(diǎn)的疏密表示電子概率分布的圖形。(P.6圖1-4)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)德國(guó)物理學(xué)家玻恩(Born)用類(lèi)比的方法得出：核外空間某處電子波的波函數(shù)平方()與該處電子出現(xiàn)的概率密度(ρ)成正比。MaxBorn(1882～1970)1954年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1.1原子結(jié)構(gòu)①電子云(圖形)是一種形象的說(shuō)法，符合電子行為的統(tǒng)計(jì)性。②圖中小黑點(diǎn)不是電子的數(shù)目，只表示一個(gè)電子在某一瞬間可能出現(xiàn)在這個(gè)位置，用黑點(diǎn)的疏密對(duì)電子出現(xiàn)的概率密度做形象化的描述?！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)3p

2p

3s

1s

2s

3dxy(xz,yz)

1.1原子結(jié)構(gòu)表示電子在空間不同角度所出現(xiàn)的概率大小。電子云角度分布圖(P.6圖1-5)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)原子軌道角度分布圖++1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)d軌道Y2dyz

Y2dxy

Y2dzx

d電子云

Y

Y

Y

Y

Y

除氫原子以外，所有原子核外都有一個(gè)以上的電子，這些原子統(tǒng)稱(chēng)為多電子原子。1.1原子結(jié)構(gòu)1.核外電子的分布原子核外電子究竟怎樣分布呢？

1.1.2多電子原子結(jié)構(gòu)在多電子原子中，電子不僅受原子核的吸引，而且還存在著電子之間的相互排斥；作用于電子上的核電荷以及原子軌道的能級(jí)遠(yuǎn)比氫原子中的要復(fù)雜。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)多電子原子的軌道能級(jí)取決于n、l①當(dāng)l相同時(shí)，n

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

越大，軌道能級(jí)越高；如：ns<np<nd<nf

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

；④當(dāng)n、l都不相同時(shí)，“有時(shí)”會(huì)出現(xiàn)“反常”現(xiàn)象→能級(jí)交錯(cuò)；如：4s<3d；5s<4d；6s<4f<5d<6p。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)原則:(3)

洪特規(guī)則(2)

能量最低原理(1)

泡利不相容原理一個(gè)原子中不可能有四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子。1.1原子結(jié)構(gòu)同一個(gè)軌道(n,l,m

相同)中最多容納兩個(gè)自旋相反(ms不同)的電子。原子核外電子分布的根據(jù):光譜數(shù)據(jù)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(1)泡利(Pauli)不相容原理Wolfgamg

EPauli(1900—1958）奧地利,1945年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)原理說(shuō)明

(1)

同一原子中的各個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不相同的。(2)

每一電子層中電子的最大容量為2n2

個(gè)。[解決的問(wèn)題]

核外各電子層、各亞層、各軌道最多可能容納的電子數(shù)。[注意]

“最多可能容納”并非“一定容納”。1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(2)

能量最低原理核外電子分布將盡可能優(yōu)先占據(jù)能級(jí)較低的軌道，以使系統(tǒng)能量處于最低。[注意]能量最低原理以不違背泡利不相容原理為前提，能量越低越穩(wěn)定。1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)LunisPauling(1901~1995)1954年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1962年的諾貝爾和平獎(jiǎng)鮑林的原子軌道近似能級(jí)圖鮑林(Pauling)的近似能級(jí)順序：（圖1-6P.8）1.1原子結(jié)構(gòu)

1s；

2s,2p；

3s,3p；

4s,3d,4p；

5s,4d,5p；

6s,4f,5d,6p；

7s,5f,6d,(7p)；

①該“順序”是電子在各能級(jí)中的一般填充順序。②每一個(gè)亞層是一個(gè)能級(jí),各能級(jí)的能量不同，同一能級(jí)的各軌道能量是相同的，常稱(chēng)為等價(jià)軌道。如:

3p中的三個(gè)等價(jià)軌道:3px,3py,3pz。[說(shuō)明]

③注意能級(jí)交錯(cuò)。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)④

用“;”隔開(kāi)的是若干能級(jí)組，相鄰能級(jí)組之間的能量差較大,而每一能級(jí)組內(nèi)各能級(jí)的能量差較小。(能級(jí)組的劃分是元素周期系劃分周期的依據(jù))1s11s2第1能級(jí)組2s1~22p1~6第2能級(jí)組3s1~23p1~6第3能級(jí)組4s1~23d1~104p1~6第4能級(jí)組5s1~24d1~105p1~6第5能級(jí)組6s1~24f1~145d1~106p1~6第6能級(jí)組7s1~25f1~146d1~107p1~6第7能級(jí)組

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)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)鮑林的原子軌道近似能級(jí)圖

1.1原子結(jié)構(gòu)[解決的問(wèn)題]

與

n

,l

有關(guān)的能級(jí)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(jí)中的填充順序。[新問(wèn)題]

n,l相同的同一能級(jí)(同一電子亞層)

的各軌道電子是如何分布的?⑤電子在填充時(shí)一般按近似能級(jí)順序，而在書(shū)寫(xiě)核外電子分布式時(shí)，則按主量子數(shù)n從小到大的順序?qū)懀嗤琻

的各能級(jí)按l值由小到大依次寫(xiě)在一起。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)(3)洪特(hund)規(guī)則主量子數(shù)n和角量子數(shù)l都相同的軌道(3種p軌道、5種d軌道、7種f軌道)中的電子，總是盡先占據(jù)磁量子數(shù)m不同的軌道，而且自旋量子數(shù)ms

相同。（P.8）能量相同(n,l

相同)的等價(jià)軌道中，電子盡可能分占(m不同)各個(gè)軌道，而且自旋平行(

ms

相同)。[解釋]電子進(jìn)入同一個(gè)軌道時(shí)，需要克服電子成對(duì)能，因此當(dāng)電子分占各個(gè)軌道時(shí)更有利于系統(tǒng)能量最低。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)FriedrichHund

（1896.2~1997.3）如:碳原子6C：電子分布式三個(gè)2p軌道上的2個(gè)電子的分布應(yīng)為:而不是或?qū)懗?[說(shuō)明]

實(shí)驗(yàn)證實(shí)碳為順磁性物質(zhì)(含有單電子)。

置于磁場(chǎng)中能被磁場(chǎng)所吸引的物質(zhì)1s22s22p21.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，五個(gè)3d軌道上的5個(gè)電子的分布應(yīng)為：而不是或?qū)懗桑河秩纾哄i原子25Mn：電子分布式為1s22s22p63s23p63d54s21.1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)當(dāng)n、l相同的等價(jià)軌道上處于全充滿(mǎn)(如p6,d10,f14)、半充滿(mǎn)(如p3,d5,f7

)或全空(p0,d0,f0)狀態(tài)時(shí)，原子比較穩(wěn)定。如：電子分布式：電子分布式：洪特規(guī)則特例：×√

×√

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)化學(xué)反應(yīng)中，通常只涉及距核較遠(yuǎn)的外層(外圍)電子(價(jià)電子)的改變，所以一般只需寫(xiě)出外層(外圍)電子分布式，也稱(chēng)外層(外圍)電子構(gòu)型。外層電子構(gòu)型鉻原子24Cr：電子分布式[注]過(guò)渡元素的外圍電子還包括能參加反應(yīng)的次外層

(n-1)d

電子，甚至倒數(shù)第三層的(n-2)f

電子。如:碳原子6C：電子分布式外層電子構(gòu)型第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)2.屏蔽效應(yīng)和有效核電荷數(shù)

斯萊特指出：多電子原子系統(tǒng)中，其它電子對(duì)某一個(gè)電子的排斥作用相當(dāng)于削弱了原子核對(duì)該電子的吸引，使核電荷數(shù)減少。

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(duì)指定電子的作用。示意圖：

核

內(nèi)層電子外層電子強(qiáng)屏蔽弱屏蔽(可忽略)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)考慮屏蔽效應(yīng)等作用后，電子實(shí)際受到吸引作用的核電荷數(shù)稱(chēng)為有效核電荷數(shù)Z*

。有效核電荷數(shù)=核電荷數(shù)-其余電子屏蔽常數(shù)的總和

屏蔽常數(shù)(σ)：表示核電荷數(shù)減少程度的經(jīng)驗(yàn)常數(shù),反映了屏蔽效應(yīng)的強(qiáng)弱。原子核外電子分組順序：

(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)(5d)

···（內(nèi)層）（外層）第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[斯萊特經(jīng)驗(yàn)規(guī)則]

1.1原子結(jié)構(gòu)

(1)被屏蔽電子右側(cè)各組中的電子對(duì)此電子無(wú)屏蔽作用，即

(3)被屏蔽電子為(nd)或(nf)組中電子，同組其它各電子的左側(cè)各組中各電子的。屏蔽常數(shù)σ的取值(P.7)

(2)被屏蔽電子為(ns,np)

組中電子，同組其它各電子的(n-1)層各電子的

(n-2)以及更內(nèi)層的各電子的

。[斯萊特經(jīng)驗(yàn)規(guī)則]

(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)(5d)

···第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)根據(jù)

()()()

1.作用在17Cl、26Fe原子最外層任一電子上的有效核電荷是多少？[補(bǔ)充例題][例題1-1](P.7~8)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)

2.試計(jì)算作用在29Cu原子核外3d上某個(gè)電子的有效核電荷數(shù)。

根據(jù)()()()()()()()()()()第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)3.作用于鈉原子各電子的有效核電荷數(shù)：第一層某個(gè)電子上的第二層某個(gè)電子上的第三層電子上的11Na原子核外電子排布式為1s22s22p63s1，1.1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)1.原子的電子層結(jié)構(gòu)和元素周期表(3)呈周期性變化1.1.3元素周期律第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)元素周期表元素周期律總結(jié)出

D.I.Mendeleyev（1834—1907）(2)有規(guī)律，遵循“兩原理一規(guī)則”核外電子分布(1)以實(shí)驗(yàn)光譜數(shù)據(jù)為根據(jù)1.1原子結(jié)構(gòu)周期數(shù)=核外電子層數(shù)(最大

n

值)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章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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。1.1原子結(jié)構(gòu)副族、Ⅷ族:最外層s電子+次外層d電子主族、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【重點(diǎn)注意】

各族元素原子外圍電子構(gòu)型

明顯影響元素性質(zhì)的電子排布

表1-4各周期元素與相應(yīng)能級(jí)組的關(guān)系（P.9）第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)周期表的分區(qū)(圖1-7P.10)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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)d0~1ns1~2]p區(qū)[ns2np1~6]ds區(qū)[(n-1)d10ns1~2]2.元素性質(zhì)的周期性在周期表中，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。（1）原子半徑(r)

指物質(zhì)中兩原子核間距離的一半。元素的性質(zhì)原子半徑（r）電離能（I）電子親和能（A）電負(fù)性（X）1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)共價(jià)半徑：金屬半徑:范德華半徑:金屬晶體中相鄰兩相同原子核間距的一半。金屬半徑r形成共價(jià)單鍵的兩相同原子核間距的一半。共價(jià)半徑r分子晶體中兩相鄰且最接近的非鍵合相同原子核間距的一半。范德華半徑r1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)原子半徑的遞變規(guī)律(周期性變化)：表1-5(P.11)1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB主族元素原子半徑的遞變規(guī)律(周期性變化)：1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA01.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)主族元素

解釋?zhuān)航忉專(zhuān)和芷?

左右原子半徑逐漸減小。同族:

上下原子半徑逐漸增大。ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)原子半徑的遞變規(guī)律(周期性變化)

解釋?zhuān)涸从阼|系收縮現(xiàn)象（略）副族元素

同周期:

左右原子半徑緩慢減小。解釋?zhuān)和?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(qiáng)，有效核電荷增加少，半徑減小緩慢。

1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（2）電離能(I)第一電離能規(guī)律：同一元素I1<I2<···第二電離能……使基態(tài)氣態(tài)原子或離子失去電子所需吸收的能量（kJ·mol-1）。1.1原子結(jié)構(gòu)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(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(qiáng)；相反，金屬性越弱。(2)說(shuō)明元素通常所呈價(jià)態(tài)數(shù)(+),如：電離能I

的意義鈉呈+1價(jià)

(約9倍)鎂呈+2價(jià)(約5倍)鋁呈+3價(jià)

(約5倍)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)第一電離能I1的周期性變化（表1-6P.12）同周期

:左右I1趨于增大;主族：上→下I1減小。同族

副族和Ⅷ族

:上→下I1減小，但規(guī)律性較差。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，見(jiàn)表1-6(P.12)及下圖。第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.1原子結(jié)構(gòu)01020304050607080901002500200015001000500第一電離能I1（kJ·mol-1）原子序數(shù)ZHHeLiBeBONCFNeNaMgAlSPSiClArKCaZnGaGeBrKrRb

InIXe

Cd

Cs第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(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(qiáng)；相反，非金屬性越弱。電子親和能

A的意義(2)說(shuō)明元素通常所呈價(jià)態(tài)。[指出]

A值較難確定，可見(jiàn)的數(shù)據(jù)很少?；鶓B(tài)的氣態(tài)原子或離子得到電子所釋放或吸收的能量(kJ·mol-1)。第一電子親和能……第二電子親和能（3）電子親和能(A

)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)電負(fù)性是原子在分子中吸引電子能力的量度。X越大，元素非金屬性越強(qiáng)；X

的意義：綜合衡量元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱。X

越小，元素金屬性越強(qiáng)。

（4）電負(fù)性(X

)(鮑林1932年引入電負(fù)性的概念)[說(shuō)明]:

電負(fù)性值是一個(gè)相對(duì)數(shù)值，指定氟(F)的X=4.0。電負(fù)性數(shù)值列于表1-8(P.13)，也呈周期性變化。

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)LunisPauling(1901~1995)1954年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1962年的諾貝爾和平獎(jiǎng)1.1原子結(jié)構(gòu)(2)判斷化合物中元素的化合價(jià)符號(hào)。(1)劃分元素的金屬性與非金屬性。電負(fù)性X

的應(yīng)用

(3)判斷化合物中化學(xué)鍵的類(lèi)型。(一般規(guī)則）

經(jīng)驗(yàn)界限X

≈

2

（一般規(guī)則）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)(3)無(wú)限多個(gè)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(gè)相同原子組成的分子體系:(2)無(wú)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(shì)→

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)化學(xué)鍵——分子或晶體中相鄰原子或離子之間的強(qiáng)烈的相互作用。3.金屬鍵：金屬原子、金屬離子間形成的化學(xué)鍵。1.共價(jià)鍵：原子間通過(guò)共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵。2.離子鍵：正、負(fù)離子間靠庫(kù)侖引力形成的化學(xué)鍵。存在于離子晶體中存在于分子晶體或其它晶體中存在于金屬晶體中共價(jià)鍵理論(1)價(jià)鍵理論(2)雜化軌道理論(3)分子軌道理論(4)價(jià)層電子對(duì)互斥理論

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.價(jià)鍵理論各提供自旋相反的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵。1.2.1共價(jià)鍵的價(jià)鍵理論原子軌道以波函數(shù)同號(hào)沿重疊最多的方向進(jìn)行重疊成鍵。配對(duì)原理：最大重疊原理：

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）共價(jià)鍵的本質(zhì)和特征海特勒WalterHeitler

（1904~1981）倫敦FritzLondon（1900~1954）要點(diǎn)具有單電子的兩個(gè)原子接近時(shí):本質(zhì)有效重疊后,兩核間電子云密度增大

兩核對(duì)核間電子云的吸引增強(qiáng)，核間排斥降低致使

系統(tǒng)能量降低穩(wěn)定成鍵結(jié)果

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)當(dāng)兩個(gè)自旋方向相同的氫原子相互靠近時(shí),電子云分布在核間的密度減小,體系能量增高,不可能形成穩(wěn)定的H2分子。當(dāng)兩個(gè)自旋方向相反的氫原子相互靠近時(shí),電子云分布在核間的密度增大,體系能量降低,說(shuō)明兩個(gè)氫原子之間存在強(qiáng)烈相互作用,即它們之間形成了穩(wěn)定的共價(jià)鍵.H2形成過(guò)程能量隨核間距的變化圖在R0=74pm處,達(dá)到最低(-435kJ/mol)值.

排斥態(tài)基態(tài)原子所能提供單電子數(shù)=共價(jià)單鍵數(shù)目原子軌道的重疊必須沿重疊最多的方向進(jìn)行，這樣才能形成牢固的共價(jià)鍵。特征飽和性:方向性:

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)共價(jià)鍵形成方向++_非共價(jià)鍵形成方向++_非共價(jià)鍵形成方向++_++_非共價(jià)鍵形成方向飽和性決定了物質(zhì)的組成比，如：H2O2:1

方向性決定了物質(zhì)的幾何構(gòu)型，如：V字型OHH[說(shuō)明]價(jià)鍵理論認(rèn)為：共用電子對(duì)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(duì)共用電子對(duì)（重疊電子云）吸引力的大小，通常可用電負(fù)性差（

）衡量。（2）共價(jià)鍵極性電子云密集區(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(fù)性大的原子——(一般由不同種元素的原子形成)極性鍵

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)σ鍵(同號(hào)“頭碰頭”重疊)：重疊程度大,穩(wěn)定,可轉(zhuǎn)動(dòng)；

1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)s

+s

+第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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

①

鍵和鍵(按軌道重疊方式分類(lèi))

（3）共價(jià)鍵類(lèi)型π鍵(同號(hào)“肩并肩”重疊):重疊程度小,易斷,不可轉(zhuǎn)動(dòng)。py(z)

+-py(z)

+-

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)

π鍵的波函數(shù)圖形Py-Py或Pz-Pz[注意]軌道異號(hào)進(jìn)行重疊，因能量升高無(wú)法成鍵。②單鍵和重鍵(按共用電子對(duì)數(shù)目分類(lèi))

單鍵：一對(duì)電子(鍵)，如重鍵雙鍵：兩對(duì)電子()，如三鍵：三對(duì)電子()，如

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)氮分子N2中三鍵示意圖

+

鍵能:鍵斷開(kāi)所吸收的能量(kJ·mol-1)。

鍵長(zhǎng):成鍵兩原子核間的平均距離(pm)。鍵角:相鄰兩鍵之間的夾角(°)。

鍵離解能(D)：在298.15K，100kPa下，斷開(kāi)氣態(tài)物質(zhì)中1mol

化學(xué)鍵所吸收的能量(kJ·mol-1)。如：鍵的強(qiáng)弱牢固程度分子的空間結(jié)構(gòu)（4）共價(jià)鍵參數(shù)雙原子分子：鍵離解能=鍵能如:

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)多原子分子：鍵離解能的平均值=鍵能如CH4中:表1-12（P.18）列出一些共價(jià)鍵的鍵能和鍵長(zhǎng)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是反應(yīng)物舊化學(xué)鍵的斷裂和生成物新化學(xué)鍵的形成。[例題1-2]（P18）如H2O中:

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)利用鍵能數(shù)據(jù)，可估算一些反應(yīng)的熱效應(yīng)。2.雜化軌道理論與分子的空間結(jié)構(gòu)共價(jià)型分子中各原子在空間排列構(gòu)成的幾何形狀，叫做分子的空間構(gòu)型。多原子分子的空間構(gòu)型較復(fù)雜，單純用價(jià)鍵理論不能做出很好的解釋。

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)為了從理論上說(shuō)明各種分子的不同的空間構(gòu)型，1931年鮑林等以?xún)r(jià)鍵理論為基礎(chǔ)，提出了共價(jià)鍵的雜化軌道理論。LunisPauling(1901~1995)1954年度的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1962年的諾貝爾和平獎(jiǎng)進(jìn)行雜化的原子

成鍵時(shí),由于原子間的相互影響，中心原子中幾個(gè)能量相近的原子軌道(波函數(shù))“混合”起來(lái)，組成成鍵能力更強(qiáng)的新的軌道，這種軌道進(jìn)行組合的過(guò)程叫做原子軌道的雜化，所得新軌道稱(chēng)為雜化軌道。

要點(diǎn)一③軌道形狀和取向改變。①電子激發(fā)——躍遷；②能量重新分配；

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)雜化軌道理論的三個(gè)要點(diǎn)：參與雜化的原子軌道數(shù)

雜化軌道數(shù)

雜化軌道的特點(diǎn)：◎?yàn)樵娱g形成共價(jià)鍵提供最大可重疊區(qū)域；◎可改變?cè)榆壍赖纳煺狗较颉Ｒc(diǎn)二

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)

雜化軌道與其它軌道（雜化的或未雜化的）重疊時(shí)形成σ鍵，重疊程度大，鍵更牢固。要點(diǎn)三原子軌道雜化后，形成具有一定能量、一定組成成分、一定形狀(一頭大一頭小)及一定空間取向(構(gòu)型)的雜化軌道?！行脑拥母麟s化軌道等能量、等成分。等性雜化雜化軌道的類(lèi)型：形狀相同(一頭大,一頭小)能量相等成分相同(各占和)相互呈直線形分布(夾角180o)如:sp雜化：1個(gè)ns軌道+1個(gè)np

軌道雜化

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)2個(gè)sp

雜化軌道

180°

形狀相同(一頭大,一頭小)能量相等呈平面正三角形分布(夾角120o

)成分相同(各占和)sp2雜化:1個(gè)ns軌道+2個(gè)np

軌道雜化形狀相同(一頭大,一頭小)能量相等呈正四面體形分布(夾角109o28')成分相同(各占和)sp3雜化：

1個(gè)ns軌道+3個(gè)np軌道雜化

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)4個(gè)sp3雜化軌道++++---120°

3個(gè)sp2雜化軌道[實(shí)例說(shuō)明]中心原子4Be:1s22s2，sp雜化2s2pBe基態(tài)2s2pe

躍遷Be激發(fā)態(tài)

1）BeCl2:直線形Cl–Be–Cl

，鍵角180o。180o

1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)2pspsp雜化Be雜化態(tài)直線形++--Be3p+-

Cl

+-3pCl

第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)++++-

-

-

-

BeCl2

sp雜化，直線形BeCl2分子

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)中心原子5B:

1s22s22p1

，sp2雜化2s2pB基態(tài)e

躍遷2s2pB激發(fā)態(tài)

2）BF3:平面三角形，鍵角120o。BFFF120oF2p-+F2p+-F2p+-

1.2化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)sp2雜化2psp2

B雜化態(tài)平面三角形+++B第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)-

-

+++++++-

-

-

-

BF3

sp2雜化，平面正三角形BF3分子

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)中心原子6C:1s22s22p2

，sp3

雜化2s2pC基態(tài)e

躍遷2s2pC激發(fā)態(tài)

3）CH4:正四面體，鍵角109o28′。CHHHH109o28′sp3雜化sp3

C雜化態(tài)正四面體++++CH1s+H1s+H1s+1sH+

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)++++++++-

-

-

-

CH4

sp3雜化，正四面體形CH4分子

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)CO2分子中的化學(xué)鍵：實(shí)驗(yàn)測(cè)定，CO2分子中的三個(gè)原子成一直線，C原子居中。2s2pC基態(tài)激發(fā)2s2pC激發(fā)態(tài)sp雜化spC雜化態(tài)2pCspsp2p2pCO2分子中的σ鍵和π鍵的示意圖鍵鍵σ

σ

OCO

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)第1章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)乙烯（C2H4）分子中的化學(xué)鍵：乙烯(C=C)

HHHH2s2pC基態(tài)e

躍遷2s2pC激發(fā)態(tài)sp2雜化2psp2

C雜化態(tài)H—CC—HC(b)乙炔中的π