農(nóng)科化學(xué)課件

第1章溶液與膠體

1.1溶液組成量度（濃度）表示方法一、濃度表示方法1、物質(zhì)的量濃度---cBcB=nB/V(mol·dm-3

或mol·L-1

）2、質(zhì)量摩爾濃度---bB

bB=nB/mA

(mol·Kg-1)cB----某物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度

c(H2SO4)----硫酸的物質(zhì)的量濃度符號(hào)說明3、質(zhì)量濃度---ρB

ρB=mB/V(g·cm-3或g·ml-1)ρB與質(zhì)量密度ρ不同

!4、同類量之比(1)質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωB=mB

/mA+mB(2)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)xB=nB/nA

+nB(3)體積分?jǐn)?shù)φB=VB

/VA

+VB二、濃度換算ωB→cB;ωB→bB

；cB→bB

換算公式的推導(dǎo)?cB=nBVmBMBV=1000ρVωBMB×V=1000ρωBMB=ωB→cBbB=nBmAmBMBmA=1000ρωBMB×(1000ρ-1000ρωB)/1000=1000ωBMB×(1-ωB)=ωB→bB1000cBbB=

-cBMB1000ρ

cB→bB請(qǐng)同學(xué)們自己推導(dǎo)！1.2

稀溶液的依數(shù)性一、溶液的飽和蒸氣壓下降pA*p蒸發(fā)(氣)凝聚(液）1、pA*

：定溫下，純?nèi)軇┑恼舭l(fā)與凝集達(dá)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，飽和蒸氣產(chǎn)生的壓力。與溶劑本性及溫度有關(guān)。p-T關(guān)系曲線稱飽和蒸氣壓曲線。2、p：稀溶液的飽和蒸氣壓，總是低于同溫度下純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮骸?、定量關(guān)系：拉烏爾定律。（1）p=pA*xA

（2）Δp=pA*-pA*xA

=pA*

(1-

xA)=pA*xB

（3）Δp=kbB，

推導(dǎo)如下：

對(duì)于稀溶液，則有nA>>nB,nA+nB≈nA，因此xB=nBnA+nB≈nBnAΔp=pA*nBmA/MA=kbBbB1000

Δp=kbB

在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。二、稀溶液沸點(diǎn)升高

1、概念:

沸騰、沸點(diǎn)、正常沸點(diǎn)2、相同外壓下，相對(duì)純?nèi)軇∪芤悍悬c(diǎn)上升?3、ΔTb=kbbB

--kb:沸點(diǎn)上升常數(shù)，與溶劑性質(zhì)有關(guān)。三、稀溶液的凝固點(diǎn)下降1、基本概念：凝固與凝固點(diǎn)相同外壓下，相對(duì)純?nèi)軇?，稀溶液凝固點(diǎn)下降。2、ΔTf=kfbB—kf為凝固點(diǎn)下降常數(shù)，與溶劑性質(zhì)有關(guān)。為什么海水比淡水更難結(jié)冰？冬天在汽車水箱中加甘油為什么可以防止水箱被凍裂？植物抗寒的生物學(xué)機(jī)理之一個(gè)方面

雪天往路面和機(jī)翼上撒鹽四、溶液的滲透壓(π

)1、基本概念：半透膜、滲透現(xiàn)象、滲透壓、高（低、等）滲溶液、反滲透。aB室(H2O)bdcA室(溶液b)H2OH2O半透膜π2、定量關(guān)系：πV=nRT→π=cBRT→π≈bBRT

式中cB--mol·L-1

，bB--mol·kg–1

T--K，R--8.314kPa·L·mol-1·

K–1，

π--kPabB=nBmAcB1000ρ-cBMB1000對(duì)于稀水溶液:ρ≈1，且cBMB/1000項(xiàng)較小，故認(rèn)為cB≈bB。3、生物學(xué)意義，植物吸收水分與養(yǎng)分、肥料用量、鹽堿地的利用問題、動(dòng)物的輸液等。溶劑小分子總是從低滲溶液透過半透膜進(jìn)入高滲溶液。紅糖水空心蘿卜玻璃管純水hH2O五、依數(shù)性的相互關(guān)系及應(yīng)用

1、后三種性質(zhì)均因溶液飽和蒸氣壓下降而引起，知其一則可推算出另外三個(gè)性質(zhì)（如何算？）。2、非電解質(zhì)摩爾質(zhì)量的測(cè)定稱mBg溶質(zhì),溶于

mAkg溶劑中，配成稀溶液，測(cè)依數(shù)性之一,如測(cè)定π,因π≈bBRT

而

bB=nB/mA=mB/MBmA

得

MB=mBRT/πmA

g·mol-1

例

1

某含氮有機(jī)物0.18g溶于12g水中，測(cè)得其凝固點(diǎn)比純水降低了0.233K，計(jì)算該化合物的摩爾質(zhì)量。解：設(shè)該有機(jī)物摩爾質(zhì)量為M，由ΔTf=kf

bBmBmA

MB=kfMB=kfmBΔTfmA

kf=1.86K/(mol·kg)；mB=0.18

gmA

=12g=0.012kg；ΔTf=0.233K該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量為129.8g?mol-1MB=kfmBΔTfmA

=1.86×0.180.233×0.012=129.8g?mol-1

例2.278K時(shí)，100ml溶液中溶解了某種蛋白質(zhì)1.84g，測(cè)得該溶液的滲透壓為533Pa，計(jì)算該蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量。

∴.4.784molgmRTM/10980.5332783141.8===πV×××0.1×解：∵M(jìn)VmRTVnRTπ==

（1）0.1mol·L-1

HAc

（2）0.1mol·L-1

NaCl

（3）0.35mol·L-1蔗糖（4）0.1mol·L-1

CaCl2

（5）0.1mol·L-1葡萄糖例3、按飽和蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、滲透壓由高到低的順序排列下列各溶液。當(dāng)溶質(zhì)為電解質(zhì)時(shí),如何處理?解：在一定體積的溶液中，粒子數(shù)目越多，即粒子濃度越大，沸點(diǎn)越高。電解質(zhì)的粒子數(shù)目較相同濃度的非電解質(zhì)多，強(qiáng)電解質(zhì)的粒子數(shù)較相同濃度的弱電解質(zhì)多，因此，粒子濃度由大到小的順序?yàn)椋海?）>（4）>（2）>（1）>（5），沸點(diǎn)、滲透壓順序與此相同。飽和蒸氣壓、凝固點(diǎn)順序與此相反。

小結(jié)1、各依數(shù)性產(chǎn)生原因(飽和蒸氣壓下降)；2、定量公式及公式使用條件、公式的運(yùn)用；3、有關(guān)現(xiàn)象的解釋(依數(shù)性原理的應(yīng)用)。

稀溶液的依數(shù)性：對(duì)于難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液來說

飽和蒸氣壓下降：拉烏爾定律p=pA*xA

Δp=pA*xB

Δp=kbB

沸點(diǎn)升高

ΔTb=kbbB

凝固點(diǎn)下降

ΔTf=kfbB

滲透壓πV=nRT→π=cBRT→π≈bBRT1.3膠體相：體系中物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同且與其它部分有明確界面分隔開來的任何均勻部分，分為單相體系和多相體系。液體--單相體系。液體+蒸氣--多相體系。液體+蒸氣+錐形瓶--多相體系。一、基本概念一組概念：分散體系、分散質(zhì)、分散劑三類分散體系：真溶液(＜1nm)：均勻、透明、穩(wěn)定、粒子擴(kuò)散速率快、能透過濾紙。----單相體系。(2)膠體(1-100nm)：均勻、透明、亞穩(wěn)定、粒子擴(kuò)散慢、能透過濾紙。----多相體系。(3)粗分散系(＞100nm)：不均勻、不透明、不穩(wěn)定、粒子擴(kuò)散慢、不能透過濾紙。----多相體系。表面性質(zhì)之一：因表面分子受力與內(nèi)部分子不同，有收縮、減小表面積的趨勢(shì)。地板上的水銀球表面性質(zhì)之二--吸附

1、吸附、吸附質(zhì)、吸附劑

甘蔗汁有機(jī)色素活性炭過濾nFeO+mFe(OH)3Fe(OH)32、吸附分類

分子吸附：吸附質(zhì)為分子。

離子吸附：（離子選擇與離子交換吸附）FeO+H+Fe3+Cl-H+Fe3+Cl-選擇吸附離子交換吸附:吸附劑在吸附溶液中離子的同時(shí)，將自身等電量的同號(hào)離子置換到溶液中，這種吸附稱為離子交換吸附。離子交換劑：分陽(yáng)離子交換劑和陰離子交換劑。nRSO3H++Mn+(RSO3-)nM+nH+nRCN+OH-+Ln-(RCN+)nL+OH-3、吸附規(guī)律；相似（結(jié)構(gòu)與極性）相吸。Na+Na++2NH4+NH4+NH4+2Na++Ca2++2NH4+NH4+NH4+Ca2++特點(diǎn)：同號(hào)離子交換、等電荷交換、交換可逆。二、膠體的性質(zhì)1.光學(xué)性質(zhì)（丁鐸爾效應(yīng)）應(yīng)用：分散體系種類的鑒別光源聚光鏡分散體系

膠體丁鐸爾效應(yīng)：由于溶膠的高度分散性和多相不均勻性,當(dāng)一束波長(zhǎng)大于溶膠分散相粒子尺寸的入射光照射到溶膠系統(tǒng),可發(fā)生散射現(xiàn)象—丁鐸爾現(xiàn)象。透鏡溶膠丁鐸爾效應(yīng)光源

2.布朗運(yùn)動(dòng)3.電學(xué)性質(zhì)

膠體粒子帶電原因--(離子選擇性吸附)。電泳三、膠團(tuán)與膠粒結(jié)構(gòu)式緩慢滴加KI溶液至硝酸銀溶液中直到過量。

{(AgI)m?

nI-?

(n-x)K+}

x-?

xK+

膠核電位離子反離子擴(kuò)散層反離子

←膠?！?/p>

←膠團(tuán)→I—膠核(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+吸附層膠粒

膠團(tuán)擴(kuò)散層寫出：FeCl3熱水解所得膠體的膠粒結(jié)構(gòu)式[{Fe(OH)3}m?

nFeO

+?

(n-x)Cl-]x+

膠核電位離子吸附層反離子←膠?！?/p>

擴(kuò)散層吸附層Cl－Cl－Cl－Cl－Cl－Cl－FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋FeO＋Cl－Cl－[Fe(OH)3]m膠核反離子擴(kuò)散層膠團(tuán)膠粒電位離子反離子吸附層10mL0.1mol/L的AgNO3溶液與5mL0.08mol/L的KBr反應(yīng)制備的膠體之膠粒與膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式。{(AgBr)m?

nAg

+

?

(n-x)NO3-}

x-?

xNO3-

膠核電位離子反離子擴(kuò)散層反離←膠粒→

←膠團(tuán)→

四、膠體的穩(wěn)定性與聚沉

1、穩(wěn)定的原因（1）膠粒荷電，因靜電作用相互排斥，阻礙聚結(jié)；（2）膠粒的溶劑化；（3）布朗運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致擴(kuò)散。2、聚沉及聚沉方法

（1）加入強(qiáng)電解質(zhì)：與電位離子電性相反的離子進(jìn)入吸附層，使膠粒荷電量減少；爭(zhēng)奪溶劑分子，溶劑化膜變薄而起聚沉。

正溶膠，強(qiáng)電解質(zhì)之陰離子起作用；

負(fù)溶膠，強(qiáng)電解質(zhì)之陽(yáng)離子起作用；強(qiáng)電解質(zhì)聚沉能力用聚沉值表征。聚沉值：一定量的溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉所需要的電解質(zhì)的最低濃度.聚沉值越小，聚沉能力越強(qiáng)。聚沉規(guī)律：a.帶相反電荷的離子對(duì)溶膠的聚沉起主要作用。b.離子的聚沉能力隨著離子價(jià)數(shù)的升高而顯著增加.聚沉能力與作用離子電荷數(shù)目及水合半徑有關(guān)。c.同價(jià)陽(yáng)離子聚沉能力隨著離子水化半徑的增大而減小。離子本身半徑水合離子半徑水化半徑

討論:

對(duì)Fe(OH)3膠體：氯化鈉、硫酸銨、磷酸鉀對(duì)硅酸膠體：堿金屬的氯化物

---之聚沉值與聚沉能力的比較。（2）溫度對(duì)聚沉的影響：加熱能促進(jìn)溶膠聚沉。（3）相互聚沉：帶相反電荷的溶膠以一定比例混合。第2章原子結(jié)構(gòu)與元素周期系要點(diǎn)：1、玻爾理論要點(diǎn)及微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特征；2、核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述及核外電子排布規(guī)律；(重點(diǎn))3、元素周期律及周期表的有關(guān)知識(shí)。物質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)備知識(shí)物質(zhì)原子、分子原子原子核、電子質(zhì)子、中子…

第1節(jié)玻爾理論人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界簡(jiǎn)史：德謨克利特(原子)→十八世紀(jì)質(zhì)量守恒定律、定組成定律、倍比定律→1787年道爾頓的原子論→1811年原子分子論→19世紀(jì)末一系列實(shí)驗(yàn)證明原子可以再分，1897年湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，提出原子模型→1911年盧瑟福提出行星式原子模型→普朗克量子論→愛因斯坦光子論→玻爾理論→量子力學(xué)理論。1897湯姆遜陰極射線在電場(chǎng)與磁場(chǎng)中會(huì)偏轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)電子果子面包原子模型（帶正電荷小球，正電荷均勻分布其中，電子嵌在正電荷中）。1911年盧瑟福α粒子大角度散射現(xiàn)象提出了有核原子模型410.2、434.1、486.1、656.3nm

Hδ、Hγ、Hβ、

Hα

一、氫原子光譜1、不連續(xù)的線狀光譜，從紅外到紫外區(qū)具多條特征譜線。2、從長(zhǎng)波到短波，譜線間距離愈來愈近。光譜特點(diǎn)：（410.2、434.1、486.1、656.3nm)Hδ、Hγ、Hβ、H α

23.952.0170.2nm里德堡方程式：n1、n2為正整數(shù)；n2>n

1R=3.289×1015s-1

Plank量子論：物質(zhì)吸收或放出能量總是一個(gè)最小能量單位（能量子）的整數(shù)倍—能量的不連續(xù)性。

Einstein光子論：能量以光的形式傳播時(shí)，最小單位為光量子，能量大小與光的頻率成正比。E=hνh＝6.626×10－34J·s二、玻爾理論玻爾理論的要點(diǎn)（1）核外電子在特定的原子軌道(固定軌道)繞核運(yùn)動(dòng).固定軌道是指符合一定條件的軌道,這個(gè)條件是電子的軌道角動(dòng)量L只能等于h/2π的整數(shù)倍：即:En=-2.179×10-18/n2

（J）n取正整數(shù)，說明軌道能量不連續(xù)(量子化)。軌道能量:En=-13.6/n2

（ev

）對(duì)于氫原子來說，有：依此推算出：基態(tài)氫原子原子半徑

r0=53pm氫原子的電離能：I=2.179×10-18×6.023×1023=1.312×106J·mol-1（2）提出了定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)

核外電子在一定能量的軌道運(yùn)動(dòng)，既不吸收能量也不放出能量的狀態(tài)(定態(tài))。核外電子盡可能處于基態(tài)?；鶓B(tài)：能量最低的定態(tài)。激發(fā)態(tài)：能量高于基態(tài)的定態(tài)。

光譜釋放能量△E=E2-E1=hν=hc/λ

λ=hc/?E

獲得能量，躍遷

電子基態(tài)E1高能態(tài)(激發(fā)態(tài))E2（3）能量的吸收與發(fā)射

氫原子的電子從3、4、5、6電子層→2層，在可見光區(qū)得四條不連續(xù)的線狀光譜。n=5n=4n=3n=2n=6

HγHβHαHδ

●計(jì)算氫原子的電離能及基態(tài)氫原子半徑波爾理論的成功之處●解釋了H及He+、Li2+、B3+的原子光譜●說明了原子的穩(wěn)定性（基態(tài)）WavetypeCalculatedvalue/nm656.2486.1434.0410.1Experimentalvalue/nm656.3486.1434.1410.2HαHβHγHδ●不能解釋氫原子光譜在磁場(chǎng)中的分裂波爾理論的不足之處：●不能解釋氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)●不能解釋多電子原子的光譜原因：沒有完全突破經(jīng)典力學(xué)理論的束縛。第2節(jié)

核外電子運(yùn)動(dòng)的特殊性及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述微觀粒子：質(zhì)量極小、速度極快的實(shí)物粒子。一、波粒二象性

德布羅依預(yù)言：電子等實(shí)物粒子具有波粒二象性。波長(zhǎng)動(dòng)量普朗克常量，等于6.626×10-34J·s質(zhì)量速度電子衍射實(shí)驗(yàn)電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電子運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)性。1927，美國(guó) C.DavissonandL.Gergar

對(duì)于m=10克的子彈，v=1.0×103m.s-1，則λ=6.6×10-23pm。子彈運(yùn)動(dòng)的波長(zhǎng)實(shí)在太短，測(cè)不出，故可忽略其波動(dòng)性。

對(duì)于m=9.1×10-31kg

克的電子，它的v=1.9×107m.s-1，則λ=37pm(1pm=10-12m)。二、海森堡不確定原理（測(cè)不準(zhǔn)原理）

對(duì)于微觀粒子，不可能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定其速率與位置（位置與動(dòng)量）。

x

－位置不確定量（測(cè)量誤差）

－運(yùn)動(dòng)速度不確定量（測(cè)量誤差）22例1:對(duì)于一顆

m=10克的子彈，假定其位置精確到

x

＝0.01cm時(shí)，則其速度不確定量為：顯然對(duì)宏觀物體可同時(shí)準(zhǔn)確確定位置與速度222.64速度不確定量很大（即速度測(cè)不準(zhǔn)）例2：對(duì)電子,m=9.1110-31

kg,半徑

r=10-10m，若

x至少要達(dá)到10-11m才相對(duì)準(zhǔn)確，則其速度不確定值為：∴對(duì)于微觀粒子，其位置與速度是不能同時(shí)準(zhǔn)確確定的。22

可用概率和概率密度描述電子等微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。電子的波動(dòng)性是電子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果三、遵循概率分布規(guī)律-電子波的統(tǒng)計(jì)解釋

光子ρ∝ψ2ρ：電子在一微小區(qū)域里出現(xiàn)的概率，即概率密度。則電子ρ∝ψ2定態(tài)電子在核外空間的概率分布規(guī)律可用波的振幅方程（波動(dòng)方程）來描述。四、電子云Ψ是個(gè)什么函數(shù)呢?

薛定諤方程(1926)

－量子力學(xué)中描述核外電子在空間運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)函數(shù)式，即原子軌道(波函數(shù))

E－軌道能量（動(dòng)能與勢(shì)能總和）

m

—微粒質(zhì)量

h—普朗克常數(shù)

(x,y,z)波函數(shù)

(x,y,z)波函數(shù)，描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的函數(shù)。也稱為原子軌道。

2

-表示核外電子在某一區(qū)域的概率密度。核外電子概率密度可用小黑點(diǎn)的疏密形象化表示，稱為電子云。電子云是電子在原子核外空間概率密度分布的形象描述。電子云圖中小黑點(diǎn)越密，概率密度越大。電子云圖是

2

圖像不同類型軌道中的電子,

不同,電子云圖形也不同。yxspx

y

x

x

dxy

yzx

dz2

波函數(shù)的徑向分布圖:單位厚度球殼內(nèi)電子出現(xiàn)的概率隨

r的變化圖。1s2s2pD(r)

只要知道某一電子在原子核外的哪一個(gè)電子層、哪一個(gè)亞層、哪一個(gè)軌道、電子的自旋方向如何，則該電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就得以描述！五、原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子化描述

—

四個(gè)量子數(shù)

求解波動(dòng)方程中電子運(yùn)動(dòng)的合理解時(shí)，必須引用某些整數(shù)值的量子數(shù)（

n–主量子數(shù)，l--角量子數(shù)，mL–磁量子數(shù)，ms-自旋量子數(shù)）。1、主量子數(shù)（

n）

(1)表示電子所處電子層、電子離核的遠(yuǎn)近及電子能量的高低。（2）取值；正整數(shù)，1（K）2（L）3（M）4（N）…能層2、角量子數(shù)（

l)（1）表電子所處的亞層、電子云形狀，多電子原子中，該值還與主量子數(shù)一起決定軌道能級(jí)與電子的能量。（2）取值：與主量子數(shù)有關(guān)，由0→(n-1)（3）當(dāng)l=0，s

亞層，電子云—球形。

l=1，p

亞層，電子云—啞鈴形。

l=2，d

亞層，電子云—梅花瓣形……能級(jí)

各類軌道及對(duì)應(yīng)電子云圖形yxs+px

y

x

+-

-+

+-xdxy

yyxspx

y

x

xdxy

yzxdz2

zxdz2

+-

電子云的角度分布圖比波函數(shù)的角度分布圖略“瘦”些。電子云的角度分布圖沒有‘

、

’。

作為波函數(shù)的符號(hào)，它表示原子軌道的對(duì)稱性，在討論化學(xué)鍵的形成時(shí)有重要價(jià)值。

波函數(shù)的角度分布圖有‘

、

’,這是根據(jù)解析式算得的，不表示電性的正負(fù)。（4）各電子層內(nèi)的亞層及軌道類型

K層，n=1，l=0（1s）

L層，n=2，l=0（2s）、1（2p）

M層，n=3，l=0（3s）、1（3p）、2（3d）

N層，n=4，l=0（4s）、1（4p）、2（4d）、3（4f）……3、磁量子數(shù)（m

L）（1）表示各亞層軌道的空間伸展方向和軌道數(shù)目。（2）取值：與角量子數(shù)l

有關(guān)。取0、+1、-1、+2、-2….+(-)l

（3）各亞層內(nèi)的軌道數(shù)

s亞層，l=0，mL=0（一條軌道）

p亞層，l=1，mL=0、+1、-1（三條軌道）

d亞層，l=2，mL=0、+1、-1、+2、-2（五條軌道）

f亞層，l=3，mL=0、+1、-1、+2、-2、+3、-3（七條）yxs+yx+-py+-pz

x

z

px

y

x

+-dyz

z+

+--y

-+

+-xdxy

y-+

+-zx

dxz

-zxdz2

+--dx2–y2

yx++__4、自旋量子數(shù)（ms）表示電子在軌道中的自旋方向，取+1/2、-1/2。5、四個(gè)量子數(shù)的意義（1）描述電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：如3s1（3，0，0，+1/2）；（2）層與亞層中能容納電子的限量2n2

；（3）核外電子的排布情況；（4）核外電子分層、周期、族、區(qū)的劃分。

第3節(jié)多電子原子核外電子排布一、屏蔽效應(yīng)與鉆穿效應(yīng)1、屏蔽效應(yīng)

由于其它電子對(duì)某一電子的排斥而抵消了部分核電荷，引起有效核電荷減少，削弱了核電荷對(duì)該電子的吸引，從而使某電子及其所在的軌道能量升高，這種作用稱為屏蔽效應(yīng)。123+3Li屏蔽效應(yīng)的大小，可用屏蔽常數(shù)σ表示，

Ｚ*=Ｚ-σ

Ｚ*為有效核電荷數(shù)，Ｚ為核電荷數(shù)。E=-13.6（Z-σ)2/n2（

eV）

E1s<E2s<E3s<E4s<E5s<E6s

n值大

受屏蔽多

能量高對(duì)于l(角量子數(shù))相同的電子來說:

2、鉆穿效應(yīng)

n相同，l不同時(shí)，l越小，徑向分布圖的峰越多，第一小峰離核越近，表明電子鉆到離核較近的空間運(yùn)動(dòng)的概率大，能較好地避免其它電子的屏蔽作用，σ相應(yīng)較小，能量降低。由于角量子數(shù)不同，電子鉆到核附近的幾率不同，而引起軌道能量不同的現(xiàn)象稱為鉆穿效應(yīng)。

E4s

E3d----能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象。

E2s

E2p----能級(jí)分裂現(xiàn)象。二、多電子原子近似能級(jí)圖（Pauling提出)1s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s7p6d5f7s能量n=1n=2n=3n=4n=5n=6n=7

能級(jí)組7654321

徐光憲的(n+0.7l)規(guī)則，整數(shù)部分相同則在一個(gè)能級(jí)組內(nèi)。(1s)(2s2p)(3s3p)(4s3d4p)(5s4f5d)多電子原子軌道近似能級(jí)：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s

事實(shí)上，原子軌道的能級(jí)與原子序數(shù)有關(guān)系，對(duì)于氫原子及單電子離子來說，其原子軌道的能級(jí)僅與主量子數(shù)有關(guān)。

三、多電子原子核外電子排布

1、排布原理(1)保里不相容原理每個(gè)軌道最多容納2個(gè)電子同一原子中不可能存在四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子。(2)能量最低原理

在不違背保里不相容原理前提下，電子盡量填充在能量低的軌道，以使基態(tài)原子的能量最低。（3）洪特規(guī)則①電子分布在角量子數(shù)相同的等價(jià)（簡(jiǎn)并）軌道上時(shí)，將盡可能分占不同軌道，且自旋方向相同。②當(dāng)電子分布為全充滿(ｐ6,d10,f14)，

半充滿(ｐ3,ｄ5,f7)，全空(ｐ0,ｄ0,f0)時(shí),原子相對(duì)較為穩(wěn)定。2、核外電子排布和電子層結(jié)構(gòu)

(1)電子排布式24Cr：1s22s22p63s23p63d54s129Cu：1s22s22p63s23p63d104s112Mg

Ne

3s2

19K

Ar

4s124Cr

Ar

3d54s1

29Cu

Ar

3d104s1

12Mg

：1s22s22p63s22s2p1s6C：1s2s

2p

3s

3p

（2）軌道圖15P：（3)價(jià)電子層結(jié)構(gòu)式15P3s23p3

28Ni3d84s2

電子排布按能量由低到高，如先排4s,再排3d。

書寫電子排布式時(shí),為表示電子是分層排布的,將n相同的寫在一起,先寫3d,再寫4s。

化學(xué)反應(yīng)中，失電子時(shí)先失4s,再失3d。說明原子核外電子排布的幾種表示法1、原子結(jié)構(gòu)示意圖2、電子排布式24Cr：1s22s22p63s23p63d54s124Cr

Ar

3d54s1價(jià)電子層結(jié)構(gòu)式3、電子排布軌道圖2s2p1s6C：3、元素周期表

元素性質(zhì)隨著核電荷數(shù)的遞增呈周期性的變化規(guī)律叫元素周期律；具有相同電子層數(shù)而又按原子序數(shù)遞增排列的一系列元素，稱為一個(gè)周期，周期數(shù)就是該周期元素原子具有的電子層數(shù)。1-3為短周期，4-6為長(zhǎng)周期，7周期為不完全周期。族周期表中，具有相同價(jià)電子構(gòu)型的元素上下成列，組成一個(gè)族。主族最后一個(gè)電子填入ns或np能級(jí)的元素；主族族數(shù)等于ns和np軌道上電子數(shù)之和。（同一列主族元素中既有短周期元素，又有長(zhǎng)周期元素）。副族

最后一個(gè)電子填入(n-1)d或(n-2)f能級(jí)的元素;

副族族數(shù)等于(n-1)dns軌道上電子數(shù)之和（一、二副族及八族除外）（同一列副族元素中僅有長(zhǎng)周期元素）。周期ⅠAⅡA01234567

s區(qū)ⅢA—ⅦAⅢB——ⅦB、ⅧⅠB、ⅡBp區(qū)

d

區(qū)

ds區(qū)鑭系

f

區(qū)錒系第4節(jié)元素周期律一、原子半徑分為金屬半徑、共價(jià)半徑、范德華半徑。原子半徑變化規(guī)律：1、同周期自左至右核電荷數(shù)增加，核對(duì)外層電子的吸引力增強(qiáng)，原子半徑遞減。同周期主族元素r遞減快,副族元素間r遞減慢，鑭系錒系元素r變化不明顯。2、同一族

同一主族，電子層數(shù)n增多，原子半徑就增大。同一副族，半徑變化不明顯，特別是5、6周期元素，主要是鑭系收縮造成的，使得這些相應(yīng)的元素化學(xué)性質(zhì)也很相似，難以分離。原子半徑隨原子序的數(shù)變化趨勢(shì)二、電離能（I）

恒溫恒壓（298.15K、105Pa）下，基態(tài)氣態(tài)原子失去一個(gè)電子變成一價(jià)陽(yáng)離子所吸收的能量，稱為第一電離能I1；正一價(jià)陽(yáng)離子再失去一個(gè)電子成為正二價(jià)陽(yáng)離子所需能量稱為第二電離能I2…。同一原子：I3>I2>I1；電離能越小，原子越易失去電子成為陽(yáng)離子（注意反?，F(xiàn)象）

例如，Ｍg的第一、第二、第三電離勢(shì)分別為737.7、1450.7、7732.8kJ/mol。顯然，I1＜I2＜I3……。這是由于隨著離子的正電荷增多，對(duì)電子的引力增強(qiáng)，因而外層電子更難失去。電離能越小，原子就越易失去電子；電離能越大，越難失去電子。電離能的大小可以表示原子失去電子的難易程度。通常只使用第一電離能來判斷元素原子失去電子的難易程度。元素第一標(biāo)準(zhǔn)電離能變化趨勢(shì)三、電子親合能（E）

恒溫恒壓（298.15K、105Pa）下，基態(tài)氣態(tài)原子得到電子生成氣態(tài)陰離子所放出的能量，稱為電子親合能。例：氧原子的E1＝－141kJ/mol，E2＝780kJ/mol，這是由于Ｏ－對(duì)再結(jié)合的電子有排斥作用。E1的代數(shù)值越小，元素的原子得電子的能力越強(qiáng)，通常元素的非金屬性越強(qiáng)。無(wú)論是在周期或族中，電子親合能的代數(shù)值都隨著原子半徑的增大而增加，這是由于隨著原子半徑增加，核對(duì)電子的引力減小。4、電負(fù)性電離能和電子親合能分別反映元素原子失去和得到電子的能力。為了能同時(shí)量度這兩種性質(zhì)，鮑林提出了電負(fù)性概念，定義：電負(fù)性是元素的原子在化學(xué)鍵中吸引共用電子對(duì)的能力。

同周期元素原子從左至右隨著有效核電荷（Ｚ*）的增加，原子半徑（r）的減小，在分子中對(duì)電子的吸引力增強(qiáng)，電負(fù)性升高。同一主族元素從上至下，原子半徑增加，電負(fù)性減小。副族元素電負(fù)性變化的規(guī)律性不強(qiáng)。元素的電負(fù)性越大，表示它的原子在分子中吸引成鍵電子的能力越強(qiáng)。分子結(jié)構(gòu)

分子中原子組成化學(xué)鍵類型（中心問題）分子空間結(jié)構(gòu)分子間作用力

化學(xué)鍵

離子鍵共價(jià)鍵（配位鍵為特殊共價(jià)鍵）金屬鍵第1節(jié)離子鍵理論一、離子鍵的形成

NaCl（g）NaCl（s）離子鍵：原子通過得失電子形成陰、陽(yáng)離子，陰、陽(yáng)離子間通過靜電作用而形成的化學(xué)鍵。12二、離子鍵的本質(zhì)和特征1、離子鍵的本質(zhì)：陰陽(yáng)離子靜電引力V吸引=-q+?q-4πε0rV排斥

=Ae-r/ρV總=V吸引+V排斥r00Vr0rV2、離子鍵的強(qiáng)度晶格能（U）：標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，氣態(tài)陽(yáng)離子和氣態(tài)陰離子反應(yīng)生成1mol離子晶體所放出的能量。晶格能的熱力學(xué)計(jì)算方法：波恩-哈伯循環(huán)。Na(g)+Cl(g)S（升華熱）1/2D（離解能）U（晶格能）Na+(g)+Cl-(g)I（電離能）+E（電子親合能）Na(s)+1/2Cl2(g)NaCl(s)Δf

H（生成焓）Δf

H=S+1/2D+I+E+UU=Δf

H-（S+1/2D+I+E）

3、離子鍵的特征

無(wú)方向性無(wú)飽和性NaCl晶格Cl-Na+4、關(guān)于分子的離子性百分?jǐn)?shù)當(dāng)形成離子鍵的兩元素電負(fù)性差△x＞1.7時(shí)，離子性＞50％，百分之百的離子鍵是沒有的，離子鍵中有共價(jià)成分，共價(jià)鍵中也有離子性，只是主次不同而已。

三、關(guān)于離子的特征

1、離子的電荷陽(yáng)離子的電荷數(shù)為相應(yīng)原子失去的電子數(shù)，簡(jiǎn)單陰離子電荷數(shù)為相應(yīng)原子獲得的電子數(shù)。2、離子半徑核間距d=r++r-

3、離子的電子構(gòu)型

2電子構(gòu)型,例如Li＋、Be2＋

8電子構(gòu)型，ⅠA、ⅡA、ⅢA的陽(yáng)離子，如Al3＋，

18電子構(gòu)型，ⅠB、ⅡB的陽(yáng)離子，如Zn2+18+2電子構(gòu)型，ⅢA、ⅣA、ⅤA中的重元素如Pb2+（9～17）不規(guī)則電子構(gòu)型，過渡金屬離子。

第2節(jié)共價(jià)鍵理論

同核雙原子分子（如H2、Ｏ2、Cl2…）或電負(fù)性相差不大的原子形成分子(如BeCl2、BF3、CH4…)原子間靠什么力(鍵)結(jié)合？

1914年，美國(guó)化學(xué)家路易斯提出了“共價(jià)鍵”的設(shè)想，認(rèn)為上述分子是通過共用電子對(duì)結(jié)合成鍵的，分子形成后，每個(gè)原子都達(dá)到了穩(wěn)定的希有氣體結(jié)構(gòu)。1927年，德國(guó)化學(xué)家海特勒和倫敦運(yùn)用量子力學(xué)研究Ｈ2的形成，奠定了現(xiàn)代化學(xué)鍵理論的基礎(chǔ)。一種假定是成鍵電子對(duì)局限于兩個(gè)原子之間運(yùn)動(dòng)，稱“定域”。另一種假定是成鍵電子對(duì)在屬于整個(gè)分子的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，稱“離域”。

定域理論的代表：1931年鮑林建立的現(xiàn)代價(jià)鍵理論（ＶＢ法）和雜化軌道理論（HO法），而離域理論以德國(guó)化學(xué)家洪特和美國(guó)化學(xué)家于1932年提出的分子軌道（ＭＯ法）為代表。兩種假設(shè)一、現(xiàn)代價(jià)鍵理論（VB法）1、共價(jià)鍵的本質(zhì)基態(tài)氫原子穩(wěn)定氫分子核間電子云密度增大

2、VB法的內(nèi)容（1）成鍵原子雙方各自提供自旋相反的單電子彼此配對(duì)成鍵。成鍵后不能再與第三個(gè)電子成鍵(飽和性)。PaulingL.C(1901-1994)（2）原子形成分子時(shí)，未成對(duì)電子所在的原子軌道同號(hào)重疊，重疊越多，兩核間電子云密度越大，鍵越牢固，即最大重疊原理（方向性）ClpxHHH2、共價(jià)鍵的特性

（1）飽和性:

一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)的電子，便只能和幾個(gè)自旋方向相反的單電子配對(duì)，形成幾個(gè)共價(jià)鍵。

共價(jià)鍵的形成過程是

自旋方向相反的單電子配對(duì)的過程單電子所在原子軌道重疊的過程單電子所在原子軌道波函數(shù)疊加的過程成鍵原子核吸引共用電子對(duì)的過程成鍵原子核之間電子云密度增大的過程體系釋放能量的過程（2）方向性:

原子軌道盡可能沿對(duì)稱軸方向重疊，重疊程度最大，可形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。3、共價(jià)鍵的類型（1）σ鍵：兩原子之單電子所在原子軌道沿鍵軸（原子核連線）以頭碰頭的方式同號(hào)重疊。s—s:s—px:px—px:X2:Cl-ClN2分子中共價(jià)鍵的軌道重疊形式？pxpzpyN的價(jià)電子層p軌道如果px、px以頭碰頭的方式則形成一個(gè)σ鍵頭碰頭肩并肩則py與py、pz與pz如何重疊？

pypypzpz兩個(gè)原子軌道以肩并肩方式同號(hào)重疊(2)π鍵原子間兩種類型共價(jià)鍵的成鍵電子云空間關(guān)系鍵型

重疊方式成鍵電子云對(duì)稱情況

σ頭碰頭沿鍵軸方向圓柱形對(duì)稱

π肩并肩鏡面反對(duì)稱

重疊程度鍵能化學(xué)活潑性

σ大大不活潑

π小小活潑（易反應(yīng)）兩類共價(jià)鍵的特性比較：CCHHHHC

CHHHHσ鍵電子云π鍵電子云乙烯分子二、鍵參數(shù)

1、鍵的極性相同原子成鍵，xA-xB=0非極性鍵。不同原子成鍵，xA-xB≠0極性鍵?！鱴＞1.7時(shí)，一般為離子鍵，極性共價(jià)鍵介于離子鍵與非極性共價(jià)鍵之間。2、鍵能:破壞共價(jià)鍵所需能量。對(duì)于雙原子分子，鍵能是指298.15K、105Pa時(shí)使1mol氣態(tài)AB分子離解為氣態(tài)原子A和B時(shí)所需的能量，即AB的離解能D。多原子分子鍵能不同于離解能，為平均鍵能。3、鍵長(zhǎng)：分子中成鍵原子核間距為鍵長(zhǎng)，

鍵長(zhǎng)越短，鍵越牢固。4、鍵角：鍵與鍵的夾角叫鍵角。

鍵長(zhǎng)、鍵角可通過光譜法或衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)定。C-H鍵—極性鍵鍵能為414.2kJ·mol-1C-H鍵長(zhǎng)為0.110nm鍵角為109o28ˊ甲烷分子二、雜化軌道理論（HO法）

成功解釋了許多雙原子分子的成鍵過程及分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，簡(jiǎn)單明了。但在解釋某些多原子分子的形成過程及空間結(jié)構(gòu)遇到困難。

VB法評(píng)述

甲烷分子（CH4）：正四面體，碳原子位于四面體的中心，鍵角為109°28′，四個(gè)Ｃ－Ｈ是完全等價(jià)，即其鍵長(zhǎng)和鍵能都相等。按VB法，基態(tài)Ｃ原子僅能形成兩個(gè)夾角為90°的Ｃ－Ｈ鍵。與事實(shí)不符?；鶓B(tài)碳原子價(jià)電子層結(jié)構(gòu)為：2s2p如果發(fā)生如下過程：2s2p2s2p獲得能量

這樣可以形成四個(gè)Ｃ－Ｈ鍵，激發(fā)所需能量由鍵能得到補(bǔ)償。但四個(gè)鍵不是等同的。由p軌道形成的Ｃ－Ｈ鍵應(yīng)互相垂直，與事實(shí)也不相符。為闡明部分分子的實(shí)際構(gòu)型及穩(wěn)定性，Pauling在價(jià)鍵理論基礎(chǔ)上引入了雜化軌道概念，提出了雜化軌道理論，解決了許多多原子分子的幾何構(gòu)型及穩(wěn)定性的問題。１、理論要點(diǎn)

（1）原子成鍵時(shí)，受到與之成鍵原子的影響，其價(jià)電子層中若干能級(jí)相近的原子軌道可能改變?cè)袪顟B(tài)，“混雜”并重新組合成一組新的原子軌道，該過程叫雜化。雜化形成的新軌道叫雜化軌道（簡(jiǎn)稱HO）。

（2）同一原子中，能級(jí)相近的n條原子軌道，雜化以后只能得到n條雜化軌道。雜化軌道形狀相同，但其角度分布的最大值在對(duì)稱軸上取向相反。（3）雜化軌道比未雜化的軌道成鍵能力強(qiáng)，取雜化軌道成鍵有利于最大重疊，形成的鍵更穩(wěn)定。2、雜化類型及實(shí)例

（1）sp雜化

同一原子內(nèi)，由一條ns軌道和一條np軌道發(fā)生雜化，叫做sp雜化。雜化后形成了兩條完全相同的sp雜化軌道，其中每條軌道均含有1/2s成份和1/2p成份。兩條sp雜化軌道能量相近的1條s與一條p軌道

ＢeCl2分子

氣態(tài)ＢeCl2是一個(gè)直線型共價(jià)分子，鍵角180°，兩個(gè)Ｂe－Cl鍵完全相同，分子結(jié)構(gòu)為Cl－Be－Cl。用軌道圖表示軌道雜化過程：激發(fā)軌道雜化2s2p基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)sp2p雜化態(tài)

成鍵時(shí)，每一sp雜化軌道都用大頭與一個(gè)Cl原子的一條3p軌道重疊，形成兩條完全等同的σ鍵。據(jù)雜化理論推算，兩條sp雜化軌道的夾角正好是180°，與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符。

sp雜化二二氯化鈹分子(直線形分子）BeCl

Cl180oBeClCl（2）sp2雜化同一原子的一條ns軌道和兩條np軌道發(fā)生的雜化。雜化形成了三條完全等同的sp2雜化軌道。每一條雜化軌道含有1/3ｓ和2/3ｐ軌道的成分。

氣態(tài)三氟化硼（BF3）具有平面正三角形結(jié)構(gòu)，鍵角120°，三條B－F鍵的鍵參數(shù)完全相同。

FFFB120oBFFFsp2雜化

三氟化硼分子

平面正三角形（3）等性sp3雜化

同一原子中能量相近的一個(gè)ns軌道和三個(gè)np軌道發(fā)生的雜化。如果雜化后形成四條完全等同的sp3雜化軌道，其中每條雜化軌道均含有1/4ｓ和3/4ｐ軌道的成分。雜化軌道之間的夾角為109°28′。CC109o28′HHHHCHHHHsp3等性雜化甲烷分子(正四面體)

（4）不等性sp3雜化

NH3與BF3的分子式類似，但實(shí)測(cè)NH3分子的鍵角為107°18′，更為接近CH4的109°28′。H2O分子與BeCl2分子式類似，但實(shí)測(cè)H2O的鍵角不是180°而是104°45′，也更接近109°28′。雜化軌道理論認(rèn)為NH3中的Ｎ，H2O中的Ｏ都是以sp3雜化方式成鍵。

產(chǎn)生這種不完全相同的軌道的雜化叫做不等性雜化。sp3不等性雜化氨分子(三角錐形)..N107o18′HHHN..HHHH2O:

↑↓

↑

↑

↑↓2p

2s雜化↑↓

↑↓

↑

↑

2H↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

H2O分子構(gòu)型為V型，∠HOH=104045’

水分子水分子，sp3不等性雜化(V形分子)O....104。45′HH:O:HH第3、4節(jié)分子極性、分子間力與氫鍵問題的提出:1、物質(zhì)相互溶解規(guī)律：相似相溶，為什么？2、如何解釋同族元素的單質(zhì)熔、沸點(diǎn)及存在狀態(tài)的變化規(guī)律？3、氮族、氧族、鹵族元素氫化物中第一個(gè)物質(zhì)的沸點(diǎn)反常，為什么？4、某些分子量接近的化合物的物理化學(xué)性質(zhì)的差異如何解釋？一、分子的極性±HH-+HF1、什么叫鍵的極性？2、什么叫分子的極性？

分子極性與鍵極性的關(guān)系？非極性鍵構(gòu)成的分子，如H2O2---非極性分子極性鍵構(gòu)成的分子：雙原子分子極性分子如HClHI

多原子分子

構(gòu)型對(duì)稱

非極性分子如CO2CH4BF3

多原子分子

構(gòu)型不對(duì)稱

極性分子如NH3H2O

分子極性的大小可用偶極矩來描述：

單位：D德拜1D＝3.334×10－30庫(kù)·米方向：正電荷到負(fù)電荷dq+q-二、分子間力（范德華力）

分子中相鄰原子間強(qiáng)烈的相互作用力叫化學(xué)鍵，鍵能一般為126—630kJ，分子間作用力較小，能量只有幾kJ.mol-1。

1、取向力

極性分子中存在固有偶極，固有偶極之間的作用力叫取向力；僅存在于極性分子與極性分子之間。

±2、誘導(dǎo)力

非極性分子受極性分子（或外電場(chǎng)）作用，發(fā)生變形產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，誘導(dǎo)偶極與固有偶極間的作用力叫誘導(dǎo)力；誘既存在于極性分子與非極性分子之間，也存在于極性分子與極性分子之間。

3、色散力

分子中由于內(nèi)部粒子的運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)偶極，瞬時(shí)偶極與瞬時(shí)偶極間的作用力叫色散力；色散力存在于所有分子之間。

分子的相對(duì)質(zhì)量越大，色散力越大。三、氫鍵

HF、H2O、NH3與同族氫化物相比，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)反常的現(xiàn)象？

1、氫鍵的形成條件

氫鍵是指與電負(fù)性大、原子半徑小的元素以共價(jià)鍵相結(jié)合的氫原子和另一個(gè)電負(fù)性大、原子半徑小的原子之間的作用力。

2、氫鍵的類型分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵。H—F???H—F???H—F???--分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵。3、氫鍵的存在對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響

a、對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響。

乙醇沸點(diǎn)（78℃）比乙醚沸點(diǎn)（35℃）高b、物質(zhì)的相互溶解性氨氣易溶于水、乙醇與水以任意比例互溶c、氫鍵在蛋白質(zhì)、DNA、RNA等生命大分子高級(jí)結(jié)構(gòu)形成中的作用。

A腺嘌呤T胸腺嘧啶G鳥嘌呤C胞嘧啶2009年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)!拉馬克里希南施泰茨約納特（以色列）核糖體結(jié)構(gòu)與功能的研究

生命體就像一部極其復(fù)雜而又精密的儀器，不同“零件”在不同崗位上各司其職，有條不紊。而這一切就要?dú)w功于仿佛扮演著生命化學(xué)工廠中工程師角色的“核糖體”：它翻譯出ＤＮＡ所攜帶的密碼，進(jìn)而產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)，分別控制人體內(nèi)不同的化學(xué)過程。具體而言，核糖體的工作，就是將ＤＮＡ所含有的各種指令翻譯出來，之后生成任務(wù)不同的蛋白質(zhì)，例如用于輸送氧氣的血紅蛋白、免疫系統(tǒng)中的抗體、胰島素等激素、皮膚的膠原質(zhì)或者分解糖的酶等等。核糖體—生命化學(xué)工廠中的工程師委員會(huì)聲明稱，3位諾獎(jiǎng)得主的模型如今被科學(xué)家用于開發(fā)新的抗生素，直接協(xié)助挽救生命，減輕人類的苦難。“今天很多抗生素透過封鎖細(xì)菌核糖體的功能，以治療疾病。核糖體失常，細(xì)菌就不能生存。這正是為何核糖體是研制新抗生素的重要目標(biāo)?！?/p>

為什么要將諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予這三位科學(xué)家？總結(jié)：

1、共價(jià)鍵與現(xiàn)代價(jià)鍵理論、鍵參數(shù)；

2、雜化軌道理論與應(yīng)用；

3、分子間力與氫鍵；

課堂練習(xí)1、指出如下離子的電子構(gòu)型。Al3＋

Li＋I(xiàn)－Cu＋Ag＋Fe3Al3＋：8電子構(gòu)型或希有氣體構(gòu)型（同Ne電子構(gòu)）。

Li＋：2電子構(gòu)型或希有氣體構(gòu)型（同He電子構(gòu)型）。

I－：8電子構(gòu)型或希有氣體構(gòu)型（同Xe電子構(gòu)型）。Cu＋：18電子構(gòu)型。Ag＋：18電子構(gòu)型。Fe3＋：13電子構(gòu)型。2、BF3和NF3組成相似，它們的空間構(gòu)型是否相同？試用雜化軌道理論說明它們的空間結(jié)構(gòu)。答：BF3和NF3空間構(gòu)型不相同。B原子電子排布為：1ｓ22ｓ22ｐ1

，2ｓ電子被激發(fā)到2ｐ軌道，通過雜化形成3個(gè)完全相同的ｓｐ2雜化軌道，與F原子形成3個(gè)完全相同的B－F鍵，所以BF3是平面三角形結(jié)構(gòu)，鍵角為1200；而N原子排布為1s22s22p3，形成不等性sp3雜化，其中1個(gè)雜化軌道被1對(duì)孤對(duì)電子占據(jù)，不參與成鍵，其電子云在N原子周圍占據(jù)較大空間，對(duì)3個(gè)N－F鍵有較大斥力，使NF3空間構(gòu)型為三角錐型。3。運(yùn)用雜化軌道理論分析如下分子或離子的形成過程及空間結(jié)構(gòu)、分子極性。

CH4

：C原子的一個(gè)2s軌道與3個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成4個(gè)sp3雜化軌道，分別與4個(gè)H原子的成鍵軌道重疊形成4個(gè)σ鍵，且完全相同。所以CH4分子為正四面體構(gòu)型，偶極矩為0。NH3：N原子的一個(gè)2s軌道與3個(gè)2p軌道發(fā)生不等性雜化，形成4個(gè)不完全相同的軌道，其中3個(gè)具有成單電子的雜化軌道，與H原子1s軌道形成σ鍵，另一個(gè)雜化軌道上的一對(duì)孤對(duì)電子沒有成鍵，對(duì)N—H鍵有較大斥力，使NH3分子呈三角錐形，偶極矩不為0。H2O：sp3雜化，形成4個(gè)不相等的雜化軌道，兩個(gè)各有一對(duì)孤對(duì)電子，另外兩個(gè)與氫原子形成σ鍵，O—H受到孤對(duì)電子較大的斥力而壓縮，使H2O分子呈“V”形，偶極矩不為0。NH4＋：可以看作N+離子以4個(gè)雜化軌道與4個(gè)H原子形成σ鍵。NH4＋離子為正四面體構(gòu)型，電荷對(duì)稱分布，偶極矩為0。4、四組物質(zhì)：（1）苯和四氯化碳，（2）甲醇和水，（3）氦和水，（4）溴化氫和氯化氫。試判斷各組不同化合物分子間范德華力的類型。答：取向力存在于極性分子之間；誘導(dǎo)力是極性分子對(duì)相鄰分子電子云的誘導(dǎo)變形力；色散力存在于任意兩個(gè)分子之間。第一單元測(cè)驗(yàn)補(bǔ)正安排CO2+H2OCn(H2O)n太陽(yáng)能綠色植物化學(xué)反應(yīng)--化學(xué)研究的中心金剛石硬度大、熔點(diǎn)極高、不導(dǎo)電。制造鉆頭、磨削工具，形狀完整者可做首飾，價(jià)值不菲?！獩]有金剛鉆，不攬瓷器活。C(石墨)C(金剛石)高溫：1273K高壓：5×106-6×106kPa催化劑：Ni-Cr-Fe鈦：堅(jiān)硬、強(qiáng)度如鋼、耐熱、質(zhì)輕之頭等結(jié)構(gòu)材料，用于宇航、船舶、艦艇、醫(yī)療等領(lǐng)域。TiO2(s)+C(s)→Ti(s)+CO2(g)金紅石，主要成分：TiO2，能否如煉鐵一樣，采用高爐冶煉法冶煉鈦呢？反應(yīng)能進(jìn)行嗎?反應(yīng)能進(jìn)行完全嗎?反應(yīng)體系能量是如何變化的?反應(yīng)進(jìn)行的快慢如何?反應(yīng)都是如何進(jìn)行的?反應(yīng)物與產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)是如何變化的?化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)第4章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)1、化學(xué)熱力學(xué)基本概念及其研究問題的方法；2、化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變值；3、化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變值；4、化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾自由能變化值以及反應(yīng)自發(fā)方向的判斷（特別是G-H公式的運(yùn)用）。第1節(jié)基本概念一、化學(xué)熱力學(xué):從物質(zhì)宏觀性質(zhì)出發(fā)，研究物質(zhì)宏觀整體在化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化關(guān)系及化學(xué)反應(yīng)方向與限度的科學(xué)。研究：反應(yīng)熱（熱化學(xué)）、反應(yīng)方向與限度。研究問題的特點(diǎn):1、不涉及物質(zhì)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)；2、不必清楚反應(yīng)的具體途徑，只需知道過程的始終態(tài)；3、與時(shí)間（反應(yīng)速率）無(wú)關(guān)。應(yīng)用；諸多領(lǐng)域，如微量量熱技術(shù)在生物活性測(cè)定等領(lǐng)域的應(yīng)用。無(wú)藥物作用螺旋藻活性物質(zhì)干預(yù)呼吸強(qiáng)度生命時(shí)間（小時(shí)）1220284436102030Fig.4-1.宮頸癌細(xì)胞代謝熱譜圖（物理化學(xué)學(xué)報(bào)：1990，6（4），389）

二、體系與環(huán)境

體系:人為劃分出來作為研究對(duì)象的部分（系統(tǒng)、物系）。

環(huán)境:與體系密切相關(guān)且有一定相互作用與影響的部分。體系的分類-根據(jù)體系與環(huán)境間物質(zhì)與能量的交換關(guān)系分為：敞開體系

、封閉體系、孤立體系。三、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)1、狀態(tài)：體系物理化學(xué)性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，由一系列宏觀物理量規(guī)定（T、p、V、n、c、x等）。2、狀態(tài)函數(shù)：描述體系宏觀性質(zhì)、確定系統(tǒng)狀態(tài)的一系列宏觀物理量（T、p、V、n、c、x、U、H、S、G等）。狀態(tài)函數(shù)的特征：（1）為體系性質(zhì)，與體系狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)，各自存在一定關(guān)系，如πV=nRT→π=c(B)RT→π≈b(B)RT；（2）隨狀態(tài)變化而變化，變化量?jī)H與過程始終態(tài)有關(guān)，而與具體途徑無(wú)關(guān)，若歷經(jīng)循環(huán)過程，則變化量為零。狀態(tài)4p=0.1kPaV=20L狀態(tài)3p=10kPaV=0.2L狀態(tài)1p=1kPaV=2L始態(tài)終態(tài)狀態(tài)2p=2kPaV=1L△p=2kPa－1kPa=1kPa△V=1L－2L=-1L狀態(tài)函數(shù)有特征狀態(tài)一定值一定殊途同歸變化等周而復(fù)始變化零

狀態(tài)函數(shù)的分類（1）廣度性質(zhì)；與物質(zhì)的量成正比的狀態(tài)函數(shù)，如V、U、H、S、G等。（2）強(qiáng)度性質(zhì)：與物質(zhì)的量無(wú)關(guān)僅與自身特性有關(guān)的量，如

T、p、c等。四、過程與途徑1、過程：體系狀態(tài)變化的經(jīng)過，有等T、p、V及絕熱過程。2、途徑：實(shí)現(xiàn)某一過程之具體路線或步驟。一個(gè)過程可有多條途徑，如等壓條件下葡萄糖完全燃燒與體內(nèi)完全氧化。

葡萄糖燃燒

ΔrHm?(298K)=-2815.8kJ?mol-1五、Q、W與U及熱力學(xué)第一定律1、Q：體系與環(huán)境存在溫差引起的能量傳遞形式，規(guī)定:吸熱為正，放熱為負(fù)。2、W：Q之外的能量傳遞形式。規(guī)定:體系對(duì)環(huán)境做功為負(fù)，環(huán)境對(duì)體系做功為正。分；體積功(We)和非體積功（有用功W′

）。等壓反應(yīng)：We=-p環(huán)(V2-V1)V1V2P外H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△n=0-(1+1/2)=-1.5C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)△n=0=-p環(huán)(n2RT/p2–n1RT/p1)

p1=

p2=

p環(huán)等壓反應(yīng)

We=-△nRT-△nRT反應(yīng)前后氣體分子數(shù)變化量計(jì)算體積功時(shí)，各量的單位是：

We=-p△V=-△nRTJkPaLmolKR=8.314kPa?

L?mol-1?K-1=8.314J

?mol-1?K-1Q、W系過程量，與過程相伴而生，過程結(jié)束，Q、W消失，不是體系性質(zhì)，非狀態(tài)函數(shù)。3、U（內(nèi)能，熱力學(xué)能）：體系內(nèi)部所有物質(zhì)具有的各種形式能量的總和。狀態(tài)函數(shù)，但絕對(duì)值無(wú)法測(cè)定與計(jì)算，知變化量即可。4、三量關(guān)系-熱力學(xué)第一定律始態(tài)(U1)終態(tài)(U2)途徑1：Q1、W1途徑2：Q2、W2途徑3：Q3、W2U2-U1=△U=Q1+W1=Q2+W2=Q3+W3=…例：在0℃，101.325kPa下，He氣球體積為875L，則n(He)為多少？，溫度升高至38.0℃，氣球體積等壓膨脹至997L，已知He的定壓摩爾熱容為Cp,m=20.8J?K-1?mol-1，計(jì)算該過程中系統(tǒng)的Q,W,△U

。分析：已知封閉體系的溫度、壓強(qiáng)、體積，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可計(jì)算氣體的物質(zhì)的量。則定壓下膨脹所做體積功為：而定壓過程所吸收的熱為：Q=n(He)Cp,m

(T2-T1)=3.08×104(J)對(duì)于封閉體系，其熱力學(xué)能變?yōu)椋骸?/p>

U=Q

+W

=（3.08-1.24)×104

=1.84×104(J)W=-p環(huán)(V2-V1)=-101.325(997-875)=-1.24×104(J)反應(yīng)熱:等壓或等容且不做非體積功的情況下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生后，若使體系溫度回復(fù)至起始溫度，此時(shí)體系放出或吸收的熱量。產(chǎn)生原因:反應(yīng)物（始態(tài)）、產(chǎn)物（終態(tài)）不同，則系統(tǒng)內(nèi)能不同，以熱、功形式表現(xiàn)。

第2節(jié)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)一、焓（H）與焓變（ΔH）1、QV（等容反應(yīng)熱）：反應(yīng)在等溫等容（We=-p環(huán)ΔV=0）且不做非體積功（W′=0）時(shí)，有ΔU=QV+0=QV即：等溫等容且不做其它功時(shí)的化學(xué)反應(yīng)熱在數(shù)值上等于內(nèi)能的變化量。2、QP（定壓反應(yīng)熱）等溫等壓且不做非體積功，即W′

=0時(shí)，

U2-

U1=ΔU=QP+We

=QP-p環(huán)(V2-V1）因

p1=p2=p環(huán)

則：

QP=（U2+p2V2）-（

U1+p1V1）定義：U+pV=H（焓--組合狀態(tài)函數(shù)）則有；QP=H2-H1=ΔH即：等溫等壓且W′=0時(shí)的化學(xué)反應(yīng)熱在數(shù)值上等于焓的變化量（稱為焓變值）。CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4HCl+NaOH=NaCl+H2O……一個(gè)測(cè)定等壓反應(yīng)熱的簡(jiǎn)易裝置3、同一反應(yīng)QP(ΔH)與QV(ΔU)的關(guān)系

We

反應(yīng)物T1,p1,V1,n1Qv

產(chǎn)物1T1,p2,V1,n2Qp

產(chǎn)物2T1,p1,V2,n2QP=QV+We

=QV+pΔV=QV+p環(huán)(V2-V1）

=QV+(n2-n1)RT=QV+ΔnRT式中Δn為產(chǎn)物氣體分子總數(shù)與反應(yīng)物氣體分子總數(shù)之差。例:298.15K時(shí)反應(yīng)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)的QP=-286.0kJ/mol,計(jì)算反應(yīng)的QV.解:由QP