無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析課件

化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)§2-1離子鍵理論電負(fù)性較大的活潑非金屬原子和電負(fù)性較小的活潑金屬原子相遇，得、失電子後形成的負(fù)、正離子通過靜電作用而形成的化學(xué)鍵稱為離子鍵。一、離子鍵的特點(diǎn)1.離子鍵的本質(zhì)是庫侖靜電作用力

F=q+

q-/R2

q+

、q-

為離子所帶電荷,

R為離子核間距。離子鍵強(qiáng)度是用晶格能來描述的。2.離子鍵的特點(diǎn)：既無方向性，也無飽和性。

離子化合物是由正負(fù)離子通過離子鍵相互

交替連結(jié)而成的晶體結(jié)構(gòu)。3.離子鍵的離子性與元素的電負(fù)性差有關(guān)。

兩元素的電負(fù)性差

x判斷鍵的性質(zhì)1.晶格能U:1mol離子晶體解離成自由氣態(tài)離子

時(shí)所吸收的能量。

U=-Vr0=[NAZ+Z-e2(1-1/n)]/4

0r0

Z+Z-/r0

N、A為常數(shù)，n與電子構(gòu)型有關(guān)，Z+Z-為正負(fù)離子電荷數(shù)。二、離子鍵的強(qiáng)度2.晶格能的應(yīng)用：a.可以比較離子鍵的強(qiáng)度和晶體的穩(wěn)定性。

晶格能越大，晶體的熔點(diǎn)越高，硬度越大，熱膨脹係數(shù)越小。壓縮係數(shù)越小。b.由於離子化合物中存在一定的共價(jià)成分，實(shí)驗(yàn)晶格能往往比理論計(jì)算值大，實(shí)驗(yàn)值比計(jì)算值大的越多，說明化合物中存在更多的共價(jià)成分。練習(xí)：根據(jù)晶格能的定義解釋p43表2.1中化合物的熔點(diǎn)變化趨勢。2.離子的電子構(gòu)型簡單負(fù)離子一般最外層具有穩(wěn)定的8電子構(gòu)型。正離子：2電子構(gòu)型

Li+Be2+

8電子構(gòu)型

Na+K+Ca2+18電子構(gòu)型

Cu+、Ag+、

Zn2+

、Cd2+、Hg2+18+2電子構(gòu)型

Pb2+

、Sn2+

、Bi3+

9-17電子構(gòu)型

Fe2+

、Fe3+、

Cr3+、Mn2+三、決定離子化合物性質(zhì)的主要因素：1.離子的電荷：原子在形成離子化合物過程中，失去或得到的電子數(shù)。(2)離子半徑變化規(guī)律：

具有同一電子結(jié)構(gòu)（等電子）的離子，離子半徑隨原子序數(shù)的增加而減小。

N3-O2-F-Na+Mg2+Al3+

Z789101112Ne10r(pm)1711401369565503.離子半徑：(1)離子半徑：根據(jù)晶體中相鄰正負(fù)離子間的核間

距(d)測出的。d=r++r-

（有效離子半徑）

週期表中，每個(gè)元素與其鄰近的右下角或左上

角元素離子半徑接近。即對角線規(guī)則。

rLi+

rMg2+;rSc3+

rZr4+;rNa+

rCa2+

同一元素不同價(jià)態(tài)的正離子，電荷數(shù)越少的離

子半徑越大。rFe2+>rFe3+

同一主族，從上到下，電荷數(shù)相同的離子半徑

依次增大。

同一週期主族元素正離子半徑隨離子電荷數(shù)增

大而依次減小。rNa+>rMg2+>rAl3+例：NH3(g)=NH2(g)+H(g)D1=427kJ·mol-1NH2(g)=NH(g)+H(g)D2=375kJ·mol-1NH(g)=N(g)+H(g)D3=356kJ·mol-1EN-H=1/3(D1+D2+D3)=1158/3=386kJ·mol-1§2-2

化學(xué)鍵的鍵參數(shù)及分子的性質(zhì)一、鍵參數(shù)鍵能：在101.3kPa下，298K時(shí)，將1mol理想

氣體分子AB拆開為理想氣態(tài)下的A、B原子的過程的焓變，稱為AB的鍵能（bondenergy)。用EA-B表示。2.鍵長:

分子中兩個(gè)鍵合原子核間的平均距離。3.鍵角:

分子中鍵與鍵之間的夾角。4.鍵的極性:

不同原子間形成的共價(jià)鍵，由於原子電負(fù)性的不同，原子核的正負(fù)電荷重心不再重合，形成極性共價(jià)鍵。5.鍵級:

價(jià)鍵理論中形成共價(jià)鍵的數(shù)目。

鍵級=(成鍵電子數(shù)-反鍵電子數(shù))/2

組成分子的化學(xué)鍵是極性鍵

a.分子構(gòu)型

不完全對稱，是極性分子

NH3H2OH2SCH3Cl

b.分子構(gòu)型

對稱，是非極性分子

CO2CCl4CH4二、分子的性質(zhì)1.分子的極性

組成分子的化學(xué)鍵都是非極性共價(jià)鍵，分子是非極性分子

雙原子分子，鍵有極性，分子就有極性。2.分子電偶極距:

大小相等,符號相反,彼此相距為d的兩個(gè)電荷(+q,-q)組成的體系稱為偶極子。其電量與距離的乘積就是分子的電偶極矩。=qd分子的電偶極矩的數(shù)值可以判斷鍵的極性。

永久偶極、誘導(dǎo)偶極、暫態(tài)偶極。

順磁性物質(zhì):

物質(zhì)的分子中含有未成對電子,單電子本身自旋運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自旋磁矩和電子繞核運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的軌道磁矩產(chǎn)生耦合。

逆磁性物質(zhì)

磁性的測定：

磁天平

=[n(n+2)]1/2

B

B：單位，Bohr磁子。

3.分子的磁性2.路易斯結(jié)構(gòu)式與八隅體規(guī)則(octerrule)(1)按分子或離子式計(jì)算總的價(jià)電子數(shù)目(2)畫出分子或離子的骨架結(jié)構(gòu)§2-3

價(jià)鍵理論一、經(jīng)典的Lewis學(xué)說1.要點(diǎn):

原子通過共用電子對形成的化學(xué)鍵——

共價(jià)鍵?！啊眴捂I“=”雙鍵“

”三鍵配位共價(jià)鍵路易斯結(jié)構(gòu)式（一）：將各原子的價(jià)電子相加算出總價(jià)電子數(shù)。物種帶有正電荷時(shí)減去陽離子電荷數(shù)，帶有負(fù)電荷時(shí)加上陰離子電荷數(shù)。按原子的鍵合關(guān)係畫出分子或離子的骨架，相鄰原子用單鍵連接起來。3每一個(gè)單鍵扣兩個(gè)電子（單鍵數(shù)

2），將剩餘價(jià)電子按未共用電子（孤對電子）分配給各個(gè)原子，使之佔(zhàn)有適當(dāng)?shù)姆擎I合電子。對於第2週期元素而言，該數(shù)值與鍵合電子數(shù)之和往往能使每個(gè)原子滿足八隅律。4如果剩餘電子不夠安排，缺2個(gè)電子用雙鍵補(bǔ)之，缺4個(gè)電子用三鍵補(bǔ)之。1N–O2價(jià)電子數(shù)

=5+6–1=103扣餘成鍵電子剩下

10–2=8個(gè)電子

4分配8個(gè)電子

不符合八隅律不符合

符合

例：寫出

N–O+

離子的路易斯結(jié)構(gòu)式路易斯結(jié)構(gòu)式（二）：

共用電子對數(shù)目計(jì)算法

S=N–AS表示分子或多原子離子中可以共用電子的總數(shù)

N表示所有原子達(dá)到惰性氣體構(gòu)型所具有的價(jià)層電子數(shù)。主族元素一般為8。N=8

n+2

nH

A表示所有原子可利用的價(jià)電子數(shù)。非氫原子個(gè)數(shù)Be:4,B:6S=16-10=6已有6個(gè)電子被共用，剩下4個(gè)電子

根據(jù)此法寫出

NO3-

、CS2

和

H2SO4

的路易斯結(jié)構(gòu)式例：寫出

N–O+

離子的路易斯結(jié)構(gòu)式S=N–AN=81(N)+81(O)=16A=5+6–1=10出現(xiàn)成單價(jià)電子數(shù)或不滿足八隅律的情況。例1NO

N–O

價(jià)電子數(shù)

5+6=11，扣除單鍵的兩個(gè)電子，剩下9個(gè)電子，怎麼排都不滿足八隅律。N–O

N–O..................例2NO2

O–N–O

價(jià)電子數(shù)

5+2

6=17，扣除單鍵的四個(gè)電子，剩下13個(gè)電子，怎麼排都不滿足八隅律。O–N–O.............N2O43.Lewis學(xué)說的局限性Lewis結(jié)構(gòu)不能說明為什麼共用電子對就能使得兩個(gè)原子牢固結(jié)合這一共價(jià)鍵本質(zhì)。第三週期及以下週期元素作為中心原子時(shí)價(jià)層電子數(shù)可以大於8。八隅體規(guī)則的例外很多。不能解釋某些分子的一些性質(zhì)，如O2分子的順磁性。特定物種合理結(jié)構(gòu)往往不止一種。二、價(jià)鍵理論1927年，德國化學(xué)家Heitler和LondonVB法經(jīng)典Lewis學(xué)說遇到的問題：

1電子對的共用和提供電子的原子軌道間有什麼關(guān)係？

2怎樣解釋雙鍵和三鍵的形成？

3能否用原子軌道在空間取向解釋分子幾何形狀？原子相互接近時(shí)，由於原子軌道的重疊，原子間通過共用自旋方向相反的電子使體系能量降低，由此形成共價(jià)鍵。1.共價(jià)鍵的形成本質(zhì)：2.價(jià)鍵理論的模型——原子軌道重疊4.共價(jià)鍵的基本要點(diǎn)(1)

共價(jià)鍵的形成是核對共用電子對的吸引力。(2)

電子對在兩核周圍的空間運(yùn)動(dòng)在兩核間空間出現(xiàn)的幾率最大。(3)

飽和性(4)

方向性3.共價(jià)鍵形成的原理(1)電子配對原理(2)能量最低原理(3)原子軌道最大重疊原理思考題：為什麼沒有Cl3和CH5分子存在？5

共價(jià)鍵的鍵型

鍵：頭碰頭方式重疊

鍵：肩並肩方式重疊a.p-p

鍵b.p-d

鍵c.d-d

鍵

鍵：

兩個(gè)原子的

dxy-dxy,dxz-dxz,dyz-dyz,dx2-y2-dx2-y2，軌道面對面的重疊而成。C:

1s2

2s22px1

2py1

2pz0O:

1s2

2s22px1

2py1

2pz2配位鍵形成後，也具有等價(jià)性。

鍵的鍵能小於

鍵鍵能，

鍵活潑。?配位鍵：共用電子對由成鍵原子中的一方單獨(dú)提供形成的化學(xué)鍵。一個(gè)原子的價(jià)電子層有孤對電子。配位

鍵

Cu(NH3)42+,Fe(CO)5配位

鍵

CO：一個(gè)

鍵，一個(gè)

鍵,一個(gè)配位

鍵例如：用VB法討論N2、CO分子的形成過程1.6C核外電子排布2s22p2→2s2

2px1

2py1

2pz0

2.有幾個(gè)單電子？3.在形成共價(jià)鍵時(shí)可以和幾個(gè)單電子配對？問題：4.和H形成的C-H化合物中，應(yīng)該形成CH2，

但實(shí)際上是形成了CH4，怎樣解釋？要求掌握用價(jià)鍵理論討論分子的結(jié)構(gòu)三、雜化軌道理論?不同的雜化方式導(dǎo)致雜化軌道的空間分佈不同，由此決定了分子的空間幾何構(gòu)型不同。1.要點(diǎn)：?成鍵時(shí)，原子中能量相近的不同原子軌道可以相互混合，重新組成新的原子軌道（雜化軌道）?形成的雜化軌道的數(shù)目等於參加雜化的原子軌道數(shù)目?雜化軌道空間伸展方向會改變，軌道有更強(qiáng)的方向性和更強(qiáng)的成鍵能力。2.雜化軌道的類型以氣態(tài)BeCl2為例(1)sp

雜化一個(gè)s軌道、一個(gè)

p軌道雜化形成二個(gè)等同的

sp雜化軌道□+□→s+p→2sp

一個(gè)s軌道和二個(gè)p軌道雜化，產(chǎn)生三個(gè)等同的sp2雜化軌道，sp2雜化軌道間夾角120o，呈平面三角形。以BF3為例(2)sp2雜化：

等性sp3雜化

CH4

不等性sp3雜化

NH3

分子三角錐形，107o

H2O分子是V型，

104o30

(3)sp3雜化：軌道間夾角109o28

，四面體結(jié)構(gòu)。NH3H2Osp3sp3sp3dsp3d2內(nèi)層d軌道過渡元素(n-1)dnsnp外層d軌道主族元素nsnpnd(4)其他雜化類型：dsp2dsp3d2sp3

化學(xué)熱力學(xué)與化學(xué)平衡

4.1熱力學(xué)概論一、熱力學(xué)的研究對象研究熱、功和其他形式能量之間的相互轉(zhuǎn)換及其轉(zhuǎn)換過程中所遵循的規(guī)律；研究各種物理變化和化學(xué)變化過程中所發(fā)生的能量效應(yīng)；研究化學(xué)變化的方向和限度。二、熱力學(xué)的方法和局限性熱力學(xué)方法研究對象是大數(shù)量分子的集合體，研究宏觀性質(zhì)，所得結(jié)論具有統(tǒng)計(jì)意義。只考慮變化前後的淨(jìng)結(jié)果，不考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理。能判斷變化能否發(fā)生以及進(jìn)行到什麼程度，但不考慮變化所需要的時(shí)間。局限性

不知道反應(yīng)的機(jī)理、速率和微觀性質(zhì)，只講可能性，不講現(xiàn)實(shí)性。三、狀態(tài)函數(shù)

體系的一些性質(zhì)，其數(shù)值僅取決於體系所處的狀態(tài)，而與體系的歷史無關(guān)；它的變化值僅取決於體系的始態(tài)和終態(tài)，而與變化的途徑無關(guān)。具有這種特性的物理量稱為狀態(tài)函數(shù)（statefunction）。

狀態(tài)函數(shù)的特性可描述為：異途同歸，值變相等；周而復(fù)始，數(shù)值還原。

狀態(tài)函數(shù)在數(shù)學(xué)上具有全微分的性質(zhì)。4.2熱化學(xué)熱功當(dāng)量能量守恆定律熱力學(xué)第一定律熱容熱焓熱化學(xué)計(jì)算熱：

體系與環(huán)境之間因溫度不同而交換或傳遞的能量稱為熱；表示為Q。規(guī)定：體系從環(huán)境吸熱時(shí)，

Q為正值；體系向環(huán)境放熱時(shí)，Q為負(fù)值。一、熱二、熱功當(dāng)量焦耳（Joule）和邁耶(Mayer)自1840年起，歷經(jīng)20多年，用各種實(shí)驗(yàn)求證熱和功的轉(zhuǎn)換關(guān)係，得到的結(jié)果是一致的。 即：1cal=4.1840J

這就是著名的熱功當(dāng)量，為能量守恆原理提供了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)證明。三、能量守恆定律

到1850年，科學(xué)界公認(rèn)能量守恆定律是自然界的普遍規(guī)律之一。能量守恆與轉(zhuǎn)化定律可表述為：

自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同形式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總值不變。四、熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律（TheFirstLawofThermodynamics）

是能量守恆與轉(zhuǎn)化定律在熱現(xiàn)象領(lǐng)域內(nèi)所具有的特殊形式，說明熱力學(xué)能、熱和功之間可以相互轉(zhuǎn)化，但總的能量不變。

也可以表述為：第一類永動(dòng)機(jī)是不可能製成的。第一定律是人類經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。五、熱容熱容：使該物體升高1K所需的能量。規(guī)定物質(zhì)的數(shù)量為1mol的熱容。摩爾熱容Cm：單位為：。熱量與熱容的關(guān)係：Q=nCmΔTp98,例題六、焓反應(yīng)焓：特定條件下熱化學(xué)過程中吸收或放出的熱量

ΔrH單位kJ·mol-1

焓不是能量 雖然具有能量的單位，但不遵守能量守恆定律。焓是狀態(tài)函數(shù)定義式中焓由狀態(tài)函數(shù)組成。焓變：過程完成之後的終態(tài)物質(zhì)與完成之前的始態(tài)物質(zhì)的焓之差?；瘜W(xué)反應(yīng)的焓變：

ΔrH=ΣH產(chǎn)物

–ΣH反應(yīng)物

CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)890kJΔrH=–890kJ·mol-1CH4(g)+2O2(g)

CO2(g)+2H2O(l)+

890kJ理解ΔrH的注意事項(xiàng)：ΔrH<0時(shí)，是放熱過程，反應(yīng)往往能自發(fā)進(jìn)行

ΔrH>0時(shí)，是吸熱過程，反應(yīng)往往不能自發(fā)進(jìn)行ΔrH值一定要與化學(xué)反應(yīng)方程式相對應(yīng)。

HgO(s)Hg(l)+1/2O2

ΔrH=90.85kJ·mol-12HgO(s)2Hg(l)+O2

ΔrH=181.7kJ·mol-1反應(yīng)方程式中必須標(biāo)明各物質(zhì)的物理狀態(tài)。d.ΔrH的單位中“mol-1”是指“每mol反應(yīng)”而非“每mol反應(yīng)物”或“每mol生成物”。例：

C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)ΔrH=-1367kJ·mol-1意味著每mol反應(yīng)的焓變是-1367kJC2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)ΔrH=-1367kJ·mol-1

意味著每mol反應(yīng)的焓變是-1367kJ——————=—————————=———————=————————=———————放出1367kJ每mol反應(yīng)燃燒每molC2H5OH(l)放出1367kJ放出1367kJ消耗3molO2(g)形成2molCO2(g)放出1367kJ形成3molH2O

(l)放出1367kJ標(biāo)準(zhǔn)焓（標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓）

反應(yīng)物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)焓，用下述符號表示： ΔrHm

(每mol反應(yīng))沒有規(guī)定溫度，一般298.15K時(shí)的數(shù)據(jù)有表可查。生成焓僅是個(gè)相對值，相對於穩(wěn)定單質(zhì)的焓值等於零。標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由指定的單質(zhì)合成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下一摩爾物質(zhì)的焓變，稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，用下述符號表示： （物質(zhì)，相態(tài)，溫度）ΔfHm

熱力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

指在1

105

Pa的壓力和某一指定溫度下物質(zhì)的物理狀態(tài)。 (1)表示反應(yīng)物或生成物都是氣體時(shí)，各物質(zhì)分壓為1

105Pa；(2)反應(yīng)及生成物都是溶液狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度

1mol

kg-1（近似1mol

dm-3）；(3)固體和液體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)則指處於標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純物質(zhì)。七、熱化學(xué)計(jì)算1.熱化學(xué)方程式：●注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)條件;

注明反應(yīng)物與生成物的聚集狀態(tài)

g-氣態(tài)；l-液態(tài)；s-固態(tài)●

rHm

值與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)，如

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),

rHm

=-483.6kJ·mol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(l),

rHm

=-571.68kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g),

rHm

=-241.8kJ·mol-1H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g),

rHm

=241.8kJ·mol-1●不同計(jì)量係數(shù)的同一反應(yīng)，其摩爾反應(yīng)熱不同2.蓋斯定律：不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，這個(gè)過程的熱效應(yīng)是相同的，即總反應(yīng)的熱效應(yīng)等於各步反應(yīng)的熱效應(yīng)之和。例1：求反應(yīng)C(石墨)＋1/2O2(g)CO(g)的反應(yīng)熱？始態(tài)

C(石墨)＋O2(g)

終態(tài)

CO2(g)

CO(g)+1/2O2

已知：C(石墨)＋

O2(g)CO2(g)

rHm

1

=-393.5kJ·mol-1CO(g)＋1/2O2(g)CO2(g)

rHm

2

=-283.0kJ·mol-1則-得：C(石墨)＋1/2O2(g)CO(g)的

rHm

為：

rHm

＝

rHm

1

-

rHm

2

＝-110.5kJ·mol-1

例2：已知Sn(s)+Cl2(g)=SnCl2(s)

rHqm=

349.8kJ

mol-1SnCl2(s)+Cl2(g)=SnCl4(l)

rHqm

=

195.4kJ

mol-1試求:Sn(s)+2Cl2(g)=SnCl4(l)的反應(yīng)熱

rHqm。解：Sn(s)+Cl2(g)=SnCl2(s)

rH

1

(1)SnCl2(s)+Cl2(g)=SnCl4(l)

rH

2

(2)(1)+(2)得Sn(s)+2Cl2(g)=SnCl4(l)

rHqm∴

rHqm=

rHq1+

rHq2

=

349.8

+(

195.4)=

545.2kJ

mol-1例3:已知甲醇和甲醛的燃燒熱分別為

726.64kJ

mol-1及

563.58kJ

mol-1，求反應(yīng)

CH3OH(l)+1/2O2(g)→HCHO(g)+H2O(l)

的反應(yīng)熱。

燃燒熱:指1mol物質(zhì)在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下完全燃燒,C生成CO2(g)，H生成H2O(l)，N生成NO2(g)，S生成SO2(g)，Cl生成HCl(g)等,所產(chǎn)生的熱效應(yīng)。解：

HCHO(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(l)

rHq1

=

563.58kJ

mol-1CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

rHq2

=

726.64kJ

mol-1

-

得：

CH3OH(l)+1/2O2(g)=HCHO(g)+H2O(l)

rHqm=

726.64

(

563.58)=

163.06kJ

mol-1例4

試?yán)脴?biāo)準(zhǔn)生成熱數(shù)據(jù)計(jì)算乙炔的燃燒熱解：乙炔燃燒反應(yīng)：

C2H2(g)+5/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)

fHqm/kJ

mol-1

226.8

393.5

285.3

rHqm=2

(

393.5)+(

285.3)

(226.8)=

1299.7kJ

mol-1

該反應(yīng)

rHqm即表示1mol純乙炔在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下完全燃燒所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即乙炔的燃燒熱

rHm

＝ni

fHm

,(生成物)-nj

fHm

,(反應(yīng)物)蓋斯定律的推論例、求下列反應(yīng)的反應(yīng)熱

rHm

？解：2Na2O2(s)+2H2O(l)4NaOH(s)+O2(g)

rHm

/kJ·mol-1

-513.2-285.83-426.730

rHm

＝ni

fHm

,(生成物)-nj

fHm

,(反應(yīng)物)

＝4

fHm

,NaOH(s)-2

fHm

,2Na2O2(s)-2

fHm

,H2O(l)=4(-426.73)-2(-513.2)-2(-285.83)=-108.9kJ·mol-13.晶格焓的計(jì)算---玻恩-哈伯迴圈NaCl(s)Na+(g)+Cl-(g)

LHNa(s)Na(g)

H1=108.4kJ·mol-1

?Cl2(g)Cl(g)

H2=119.8kJ·mol-1

Na(g)Na+(g)+e-

H3=495.8kJ·mol-1

Cl(g)+e-Cl-(g)

H4=-348.7kJ·mol-1

Na+(g)+Cl-(g)NaCl(s)-

LHNa(s)+?Cl2(g)NaCl(s)

fHm

=-411.2kJ·mol-1

fHm

=

H1+

H2+

H3+

H4+(-

LH)NaCl(s)Na+(g)+Cl-(g)Na(g)+Cl(g)Na(s)+1/2Cl2(g)

fHm

+

LH=

H1+

H2+

H3+

H4

LH

fHm

標(biāo)準(zhǔn)生成焓

H1

昇華熱

H3

I1

H2

鍵能

H4

E1Born-HaberCycle4.3熵與熵變俺說過···不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化Clausius(2)標(biāo)準(zhǔn)熵：從熵值為零的狀態(tài)出發(fā)，使體系

變化一個(gè)大氣壓和某溫度T時(shí)熵的改變量

稱為該物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的摩爾絕對熵

值，簡稱為標(biāo)準(zhǔn)熵，用Sm

(T)表示，單位

J·mol-1·K-11.熵：體系混亂度(或無序度)的量度。

用S

表示

熱力學(xué)第三定律：對於純物質(zhì)的晶體(理想晶體)，在熱力學(xué)零度(0K)時(shí)，熵為零。3.熵的規(guī)律：在絕對零度時(shí),任何純淨(jìng)完整晶態(tài)物質(zhì)的

熵等於零。溫度升高，熵值增大。(3)對於同一物質(zhì)而言，氣態(tài)熵大於液態(tài)熵，液態(tài)熵大於固態(tài)熵；

Sm

(g)>Sm

(l)>Sm

(s)

例：H2O:S

298H2O

(g)>S

298H2O

(l)188.7J·mol-1·K-169.96J·mol-1·K-1(4)由相同原子組成的分子中，分子中原子數(shù)目越多，分子量越大，熵值越大；

S

O2

(g)<S

O3

(g)

S

NO

(g)<S

NO2

(g)<S

N2O4

(g)

S

CHCH(g)<S

CH2=CH2(g)<S

CH3-CH3(g)

S

CH3Cl(g)<S

CH2Cl2(g)<S

CHCl3(g)(5)

壓力對氣態(tài)物質(zhì)的熵影響較大，壓力高，熵值??；

同一類物質(zhì)，摩爾品質(zhì)越大，結(jié)構(gòu)越複雜，熵值越大；

S

CuSO4(s)<S

CuSO4·H2O(s)<S

CuSO4·3H2O(s)<S

CuSO4·5H2O(s)

S

F2(g)<S

Cl2(g)<S

Br2(g)<S

I2(g)

S

CH3CH2OH(l)>S

CH3-O-CH3(l)

S

(對稱性低)>S

(對稱性高)

固體或液體溶於水時(shí)，熵值增大，氣體溶於水時(shí)，熵值減少；

NaCl(s)

Na++Cl–

HCl(g)

H++Cl–H2OH2O

同一物質(zhì)，存在不同異構(gòu)體時(shí)，結(jié)構(gòu)剛性越大的分子，熵值越小。4.反應(yīng)熵變的計(jì)算公式一般地，對於反應(yīng)：aA+bBcC+dD的標(biāo)準(zhǔn)熵變

rSm

＝

Sm

,(生成物)-Sm

,(反應(yīng)物)

＝cSm

,C+d

Sm

,D

-aSm

,A-b

Sm

,B解：由於反應(yīng)3H2(g)+N2(g)2NH3(g)是氣體分子數(shù)目減少的反應(yīng)，

rS

m應(yīng)是負(fù)值：

3H2(g)+N2(g)2NH3(g)S

/JK-1mol-1130.5191.5192.5∴

rS

m=192.52（130.53+191.5）

=198.0JK-1mol-1

例：試估算反應(yīng)

3H2(g)+2N2(g)2NH3(g)的

rSm

的正負(fù)，並用計(jì)算加以驗(yàn)證。例試估計(jì)氯化銨溶於水反應(yīng)的

rSq正負(fù)，並查表計(jì)算反應(yīng)熵變

rS

m。解：NH4Cl(s)NH4+(aq)+Cl

(aq)由於固體溶於水是熵增加的過程，因此反應(yīng)的

rS

m>0，為正值。查表：NH4Cl(s)

NH4++Cl

(aq)

S

/J

K-1

mol-194.6113.455.2∴

rS

m=113.4+55.2

94.6=74.0J

K-1

mol-1H2O(l)5.熵的應(yīng)用孤立體系（絕熱體系）的自發(fā)過程是體系熵增加的過程熱力學(xué)證明：狀態(tài)I

狀態(tài)II，SII

>SI

S=

SII

-SI>0即：S>0，過程自發(fā)進(jìn)行S<0，逆過程自發(fā)進(jìn)行S=0，平衡狀態(tài)

rH

m是較負(fù)的數(shù)值時(shí),反應(yīng)正向自發(fā);如果

rH

m是正值,反應(yīng)正向自發(fā)條件必須是

rS

m

>0時(shí),才有可能在高溫時(shí)使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。體系的熵變是過程變化的推動(dòng)力之一。

6．

rH

m、

rS

m對反應(yīng)自發(fā)性的影響(2)反應(yīng)CO(g)===C+1/2O2(g)

rH

m=110kJ

mol-1>0(吸熱)

rS

m=

189.72J

mol-1

CO(g)不管在任何溫度下都不會自發(fā)地生成C和O2，說明這一反應(yīng)無任何推動(dòng)力。(1)反應(yīng)2H2O2(l)

2H2O(l)+O2(g)

rH

m=

196.5kJ

mol-1<0(放熱)

rS

m=160.8J

mol-1>0H2O2(l)分解的反應(yīng)在任何溫度下都是自發(fā)的，因?yàn)樗艿?/p>

H

及

S

兩因素的推動(dòng)。(3)反應(yīng)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

rH

m=177kJ

mol-1>0(吸熱)

rS

m=164.69J

mol-1>0這一反應(yīng)在低溫下不能自發(fā)進(jìn)行，逆反應(yīng)由於放熱，可自發(fā)進(jìn)行，說明

rH

m是反應(yīng)正向進(jìn)行的阻力；而高溫時(shí)，該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，說明是反應(yīng)的熵變推動(dòng)了反應(yīng)進(jìn)行。(4)反應(yīng)HCl(g)+NH3(g)===NH4Cl(s)

rH

m=

176.89kJ

mol-1<0(放熱)

rS

m=

284.23J

mol-1<0該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,(

rH

m起推動(dòng)作用)；而在高溫下，由於逆向反應(yīng)

rS

m>0，逆向反應(yīng)將自發(fā)進(jìn)行，正向反應(yīng)不進(jìn)行—

引入G：自由能(5)結(jié)論：常溫下：①

rH

m<<0時(shí)，反應(yīng)正向自發(fā)；②

rH

m>0時(shí),

rS

m>0

，高溫下，反應(yīng)可能自發(fā)進(jìn)行，

具有簡單級數(shù)的反應(yīng)

一級反應(yīng) 二級反應(yīng)三級反應(yīng)零級反應(yīng)積分法確定反應(yīng)級數(shù)孤立法確定反應(yīng)級數(shù)一級反應(yīng)（firstorderreaction）

反應(yīng)速率只與反應(yīng)物濃度的一次方成正比的反應(yīng)稱為一級反應(yīng)。常見的一級反應(yīng)有放射性元素的衰變、分子重排、五氧化二氮的分解等。一級反應(yīng)的速率方程反應(yīng)：或不定積分式或微分式ln(a–x)=-k1t+常數(shù)t=0cA,0=a0t=tcA=a-xxlncA=-k1t+常數(shù)定積分式或

lnc(A)=–kt+lnc0(A)tlnclnc0–kk=–直線斜率令

y=x/aln——=k1t1-y1當(dāng)

y=1/2時(shí)

t1/2=ln2/k1=0.693/k1一級反應(yīng)的特點(diǎn)1.速率係數(shù)k的單位為時(shí)間的負(fù)一次方，時(shí)間t可以是秒(s)，分(min)，小時(shí)(h)，天(d)和年(a)等。2.半衰期(half-lifetime)是一個(gè)與反應(yīng)物起始濃度無關(guān)的常數(shù)，。3.與t呈線性關(guān)係。(1)所有分?jǐn)?shù)衰期都是與起始物濃度無關(guān)的常數(shù)。引伸的特點(diǎn)(2)

(3)

反應(yīng)間隔t相同,有定值。一級反應(yīng)的例子題目：某金屬鈈的同位素進(jìn)行β放射，14d後，同位素活性下降了6.85%。試求該同位素的：(1)衰變常數(shù)，(2)半衰期，(3)分解掉90%所需時(shí)間。解：二級反應(yīng)(secondorderreaction)

反應(yīng)速率方程中，濃度項(xiàng)的指數(shù)和等於2

的反應(yīng)稱為二級反應(yīng)。常見的二級反應(yīng)有乙烯、丙烯的二聚作用，乙酸乙酯的皂化，碘化氫的熱分解反應(yīng)等。例如，有基元反應(yīng)：二級反應(yīng)的微分速率方程=k2cA2=k2cA2cA為時(shí)間t時(shí)反應(yīng)物A的濃度二級反應(yīng)的積分速率方程定積分式：（1）不定積分式：——=——+k2tc0(A)c(A)11——=——+k2tc0(B)c(B)11t1/ck2定積分式：不定積分式：定積分式：2AC(3)———-—=k2ta–2xa11——=——+k2tc0(A)c(A)11二級反應(yīng)（a=b）的特點(diǎn)3.與t成線性關(guān)係。1.速率係數(shù)k的單位為[濃度]-1

[時(shí)間]-1

2.半衰期與起始物濃度成反比引伸的特點(diǎn)：對的二級反應(yīng)，=1：3：7。三級反應(yīng)(thirdorderreaction)反應(yīng)速率方程中，濃度項(xiàng)的指數(shù)和等於3的反應(yīng)稱為三級反應(yīng)。三級反應(yīng)數(shù)量較少，可能的基元反應(yīng)的類型有：三級反應(yīng)(a=b=c)的特點(diǎn)1.速率係數(shù)k的單位為[濃度]-2[時(shí)間]-1引伸的特點(diǎn)有：t1/2：t3/4：t7/8=1：5：212.半衰期3.

與t呈線性關(guān)係反應(yīng)速率方程中，反應(yīng)物濃度項(xiàng)不出現(xiàn)，即反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)，這種反應(yīng)稱為零級反應(yīng)。常見的零級反應(yīng)有表面催化反應(yīng)和酶催化反應(yīng)，這時(shí)反應(yīng)物總是過量的，反應(yīng)速率決定於固體催化劑的有效表面活性位或酶的濃度。A→P

r=k0零級反應(yīng)(Zerothorderreaction)零級反應(yīng)的微分和積分式a–x=a–k0tc(A)=c0(A)-

k0ttc(A)–k0零級反應(yīng)的特點(diǎn)1.速率係數(shù)k的單位為[濃度][時(shí)間]-13.x與t呈線性關(guān)係2.半衰期與反應(yīng)物起始濃度成正比：?積分法確定反應(yīng)級數(shù)

積分法又稱嘗試法。當(dāng)實(shí)驗(yàn)測得了一系列cA～t或x～t的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)後，作以下兩種嘗試：

1.將各組cA,t值代入具有簡單級數(shù)反應(yīng)的速率定積分式中，計(jì)算k值。

若得k值基本為常數(shù)，則反應(yīng)為所代入方程的級數(shù)。若求得k不為常數(shù)，則需再進(jìn)行假設(shè)。

2.分別用下列方式作圖：積分法適用於具有簡單級數(shù)的反應(yīng)。

如果所得圖為一直線，則反應(yīng)為相應(yīng)的級數(shù)。cA~t——~tcA1——~tcA21lncA~t孤立法確定反應(yīng)級數(shù)

孤立法類似於準(zhǔn)級數(shù)法，它不能用來確定反應(yīng)級數(shù)，而只能使問題簡化，然後用前面三種方法來確定反應(yīng)級數(shù)。1.使[A]>>[B]先確定β值2.使[B]>>[A]再確定α值3.7反應(yīng)機(jī)理的研究方法1.寫出反應(yīng)的計(jì)量方程。2.實(shí)驗(yàn)測定速率方程，確定反應(yīng)級數(shù)。3.測定反應(yīng)的活化能。4.用順磁共振(EPR)、核磁共振(NMR)和質(zhì)譜等手段測定中間產(chǎn)物的化學(xué)組成。5.擬定反應(yīng)歷程。速率決定步驟

在連續(xù)反應(yīng)中，如果有某步很慢，該步的速率基本上等於整個(gè)反應(yīng)的速率，則該慢步驟稱為速率決定步驟，簡稱速?zèng)Q步或速控步。利用速?zèng)Q步近似，可以使複雜反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)步驟簡化。例1.

慢 快 快慢步驟後面的快步驟可以不考慮。只需用平衡態(tài)近似法求出第1，2步的速率。雖然第二步是速?zèng)Q步，但中間產(chǎn)物C的濃度要從第一步快平衡求。例2.A+BCDEF

快 慢 快快例：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)的反應(yīng)機(jī)理如下

2N2O5

2NO2+2NO3

快

NO2+NO3

NO+O2+NO2

慢

NO+NO32NO2

快

r=k3[NO2][NO3](1)

k1[N2O5]2=k2[NO2]2[NO3]2(2)

r=k3(k1/k2)1/2[N2O5]=k[N2O5]k1k2k3k4一、判斷(1)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究反應(yīng)的快慢和限度

(2)當(dāng)正逆反應(yīng)速度相等時(shí)，體系中各組分的濃度保持不變，反應(yīng)達(dá)到平衡。第三章習(xí)題課二、選擇(1)

下列勢能－反應(yīng)歷程圖中，屬放熱反應(yīng)的是:

a.1和3，b.2和3，c.1和4，d.2和4(2)當(dāng)反應(yīng)：A2+B2→2AB的速率方程為：υ=k[A2][B2]

時(shí)，則此反應(yīng):

a.一定是基元反應(yīng)，

b.一定是非基元反應(yīng)

c.不能肯定是否基元反應(yīng)，

d.反應(yīng)為二級反應(yīng)

(3)對於反應(yīng)：2A+2B→C，下列所示的速率運(yùn)算式正確的是:

a.D[A]/Dt=2/3D[B]/Dt，b.D[C]/Dt=1/3D[A]/Dtc.D[C]/Dt=1/2D[B]/Dt，d.D[B]/Dt=D[A]/Dt三、填空

(1)

反應(yīng)：A+B→C的速率方程為υ=k[A][B]1/2，其反應(yīng)速率的單位是

______，速率常數(shù)的單位是______(注：濃度用mol·L-1，時(shí)間用s作單位)(2)若反應(yīng)：A→2B的活化能為Ea，而反應(yīng)：2B→A的活化能為Ea'，加入催化劑後Ea和Ea'______；加不同的催化劑則Ea的數(shù)值變化

______；提高反應(yīng)溫度，Ea和Ea'值

______；改變起始濃度後，Ea______。編號12345正反應(yīng)的活化能(KJ·mol-1)7016402020逆反應(yīng)的活化能(KJ·mol-1)2035458030(3)已知各基元反應(yīng)的活化能如下表：①.正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是

______;②.放熱最多的反應(yīng)是

______;③.正反應(yīng)速率常數(shù)最大的反應(yīng)是

______;④.反應(yīng)可逆程度最大的反應(yīng)是

______;⑤.正反應(yīng)速率常數(shù)K隨溫度變化最大的是

______.①.1；②.4；③.2；④.3；⑤.1

1.有關(guān)反應(yīng)A(g)+B(g)=C(g)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列入下表，計(jì)算：速率定義的表示式；總反應(yīng)級數(shù)速率常數(shù)；當(dāng)起始cA=4.010–2mol·dm-3，cB=2.010–3mol·dm-3

時(shí)，反應(yīng)開始生成C的速度是多少？11.010–20.510–30.2510–6

21.010–21.010–30.5010–6

31.010–21.510–30.7510–6

42.010–20.510–31.010–6

53.010–20.510–32.2510–6

編號起始濃度(mol·dm–3)AB反應(yīng)開始生成C的速率(mol·dm–3·min–1)四、計(jì)算解：由1~3的數(shù)據(jù)比較可知：當(dāng)cA=1.010–2

mol·dm–3

不變時(shí)，cB增加2倍，C的反應(yīng)速率增加2倍；cB增加3倍，C的反應(yīng)速率增加3倍。所以，當(dāng)cA不變時(shí)，rC

cB

由1，4，5的數(shù)據(jù)比較可知：當(dāng)cB=0.510–3

mol·dm–3

不變時(shí)，cA增加2倍，C的反應(yīng)速率增加4倍；cA增加3倍，C的反應(yīng)速率增加9倍。所以，當(dāng)cB不變時(shí)，rC

cA2因此，可推斷上述反應(yīng)的速率方程為rC=k[A]2[B](2)反應(yīng)的總級數(shù)=2+1=3(3)反應(yīng)的速率常數(shù)可由上表中任意一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得

(4)rC=5.0(4.0

10-2)2

(2.010-3)=1.610-5mol·dm–3·min–1反應(yīng)A

B經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明為一級反應(yīng)。反應(yīng)的速率常數(shù)為1.2010-3s-1。在特定反應(yīng)中，A的起始濃度是0.450mol·dm-3，B的起始濃度是零。計(jì)算：(1)1小時(shí)後A和B的濃度；(2)反應(yīng)的半衰期；(3)經(jīng)過5個(gè)半衰期後A的濃度。解：(1)由公式lnc(A)=-kt+lnc0(A)可得：(mol·dm-3)

由反應(yīng)式知：A濃度的下降值=B濃度的生成值所以c(B)=c0(A)-c

(A)=0.450–0.005890.444(mol·dm-3)(2)由一級反應(yīng)的半衰期公式可得：

(3)經(jīng)過一個(gè)半衰期，A的濃度減少一半：c1(A)=c0(A)·1/2；經(jīng)過第二個(gè)半衰期，A的濃度再減少一半：c2(A)=c1(A)·1/2=c0(A)·(1/2)2，···，cn(A)=c0(A)·(1/2)n用ClO–氧化I–

的反應(yīng)I–+ClO–

IO–+Cl–

是二級反應(yīng)。在25°C時(shí)，ClO–和I–

的初始濃度均為2.0010-3mol·dm-3時(shí)，速率常數(shù)是60.610-3dm·mol-1·s-1。計(jì)算：(1)5000秒後ClO–和I–

的濃度；(2)反應(yīng)的半衰期。解：對於二級反應(yīng)，當(dāng)c0(A)=c0(B)時(shí)，其濃度與時(shí)間的關(guān)係為:——=——+k2tc0(A)c(A)11所以——=———=————+60.610-35000[ClO–][I–]112.00

10-31[I–]=[ClO–]=1.2510-3(mol·dm-3)(2)二級反應(yīng)的半衰期:t1/2=———=————————=8250(s)k11c0(A)2.0010-3

60.610-31對某一特定的一級反應(yīng)，在27°C時(shí)，經(jīng)5000秒後，反應(yīng)物的濃度減至起始濃度的一半。37°C反應(yīng)時(shí)，經(jīng)1000秒，濃度就減至起始濃度的一半。計(jì)算：(1)27°C時(shí)反應(yīng)的速率常數(shù)；(2)在37°C反應(yīng)時(shí)，當(dāng)反應(yīng)物濃度降至起始濃度1/4時(shí)所需時(shí)間；(3)該反應(yīng)的活化能。解：27°C時(shí)，濃度減半時(shí)需5000秒，所以t1/2=5000(s)。又因?yàn)閠1/2=0.693/k，所以k=0.693/t1/2=1.3910-4(s-1)。(2)同樣：37°C時(shí)的t1/2=1000(s)，所以k=0.693/1000=6.9310-4(s-1)。當(dāng)濃度降至原濃度的1/4時(shí)，根據(jù)

cn=c0(1/2)n

可得：1/4c0=c0(1/2)n

n=2,

所以t=2t1/2=2000(s)(3)由溫度與反應(yīng)速率常數(shù)關(guān)係習(xí)題：3.1(2)(5)3.53.63.7再見！

原子結(jié)構(gòu)與週期表BohrSchr?dingerMendeleev

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展簡史

五、現(xiàn)代粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型

—

電子、上誇克（u）、下誇克（d）一、古代希臘的原子理論(Democritus)二、道爾頓(J.Dolton)的原子理論—19世紀(jì)初三、盧瑟福(E.Rutherford)、革末(Geiger)、馬斯登(Marsden)的行星式原子模型(金箔實(shí)驗(yàn))四、近代原子結(jié)構(gòu)理論—

氫原子光譜第二節(jié)核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一、氫原子光譜1. 連續(xù)光譜(continuousspectrum)2. 線狀光譜(原子光譜)(linespectrum)3. 氫原子可見光譜4.巴爾麥(J.Balmer)經(jīng)驗(yàn)公式(1885)4.

巴爾麥(J.Balmer)經(jīng)驗(yàn)公式(1885)

σ:

譜線波長的倒數(shù),波數(shù)(cm-1)。

n:大於2的正整數(shù)（當(dāng)時(shí)物理意義並不明朗）。RH：常數(shù),109737

cm-1

n=3,4,5,6分別對應(yīng)氫光譜中

↓↓↓↓可見光區(qū)四條譜線

H

、H

、H

、H

、Balmer系Rydberg公式：n2>n1★Achargemovinginacirclewillbesubjecttoanaccelerationandassuchitwillcontinuallyemitradiation,i.e.itwillcontinuouslyloseenergy(Maxwell).2.Theenergyemittedwouldbeacontinuum.盧瑟福模型的推論：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

1.核外電子不會毀滅

2.原子光譜是不連續(xù)的，是線狀的r=·n2=52.9

?n2pm二、玻爾(Bohr)理論的三個(gè)假設(shè)(氫原子結(jié)構(gòu))固定軌道假說：電子只能在若干圓形的固定軌道上繞核運(yùn)動(dòng)，在穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)的電子不放出能量也不吸收能量。1、L=mvr=n·h/2π★

mv2/r=kZe2/r2h=6.62610-34J·s;k=8.988109N·m2·C-2;

m=9.11010-31kg;Z=1;e=1.60210-19C2、原子中的電子通常處於基態(tài)，當(dāng)從外界

獲取能量時(shí)電子處於激發(fā)態(tài)。

軌道能量量子化假說：在一定軌道上運(yùn)動(dòng)的電子有一定的能量，這些能量只能取由某些量子化條件決定的分立數(shù)值。E

=─2k2

2mZ2e4/h2n2=－B/n2

★B=2k2

2mZ2e4/h2=13.6eV

E=E

動(dòng)+E

位

E

動(dòng)

=?

m

2

E

位

=─kZe2/r3、電子盡可能處於能量最低的軌道電子只有在不同的能態(tài)之間躍遷時(shí)才能吸收或發(fā)射能量,發(fā)射或吸收的能量取決於兩軌道能級的能量之差。玻爾理論的局限：1.多電子原子光譜

2.氫原子的精細(xì)光譜ΔE=E光子

=E2–E1=hv=hc/λE

=－B/n2推導(dǎo)從第n1軌道躍遷到第n2軌道發(fā)出光波的頻率。E

=－B/n2(eV)n值越大，軌道離核越遠(yuǎn)，能量越高。2.微粒的波粒二象性(LouisdeBroglie,1924)=h/m

=h/P三、微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.光的波粒二象性M.Plank-A.Einstein

方程

對於光：

E=hv(E

=mc2

P=mc=h/c=h/)普朗克科學(xué)定律：一個(gè)新的科學(xué)真理取得勝利並不是通過讓它的反對者們信服並看到真理的光明，而是通過這些反對者們最終死去，熟悉它的新一代成長起來。

x

－粒子的位置不確定量

－粒子的運(yùn)動(dòng)速度不確定量關(guān)係式說明：粒子位置的測定準(zhǔn)確度越高（Δx越?。?，則相應(yīng)的動(dòng)量準(zhǔn)確度就會越低（ΔP越大）；反之亦然。3.測不準(zhǔn)原理(WernerHeisenberg,1926)微觀粒子，不能同時(shí)準(zhǔn)確測量其位置和動(dòng)量測不準(zhǔn)關(guān)係式：例1計(jì)算氫原子中電子從

n=6能級回到

n=2能級時(shí)，由輻射能量產(chǎn)生的譜線頻率。已知：h=6.63

10-34J·s；1eV=1.60

10-19J.

E6=─13.6/62=─0.38(eV)=─0.60×10-19(J)E2=─13.6/22=─3.40(eV)=─5.44×10-19(J)

E=hvE

=－B/n2方法一：√v=

E/h=(5.44–0.60)×10-19/6.63×10-34

=7.30×1014(s-1)方法二：v=3.289

×1015(–)(s-1)1n12—n22—1v=3.289×1015×(1/22–1/62)=7.31×1014(s-1)

=91.127————n12×n22n22–n12(nm)√√例2根據(jù)Balmer氫原子光譜經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：(1)Balmer系中波長最長的譜線

n

和

λ

各為多少？(2)Balmer系中某譜線的波長379800pm，其n值是多少？(3)Balmer系中波長最短的譜線

n

和

λ

各為多少？

=91.127————(nm)n12×n22n22–n12(3)對

Balmer系來說，波長最短的譜線對應(yīng)n=∞

到

n=2的躍遷。解：(1)ΔΕ=hv=hc/λ

越小，波長越長。對

Balmer系來說，最小的ΔΕ(波長最長)對應(yīng)n=3到n=2的躍遷。(2)1nm=1000pm例3:對於

m=10克的子彈，它的位置可精確到

x

＝0.01cm,其速度測不準(zhǔn)情況為：∴對宏觀物體可同時(shí)測定位置與速度速度不準(zhǔn)確程度過大例4:

對於微觀粒子如電子,

m=9.1110-31kg,半徑

r=10-10m，則

x至少要達(dá)到10-11

m才相對準(zhǔn)確，則其速度的測不準(zhǔn)情況為：∴若m非常小，則其位置與速度是不能同時(shí)準(zhǔn)確測定的四、薛定諤方程與四個(gè)量子數(shù)ErwinSchr?dinger奧地利物理學(xué)家

E—體系的總能量（動(dòng)能與勢能總和）1.