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《福建 专升本 无机与分析化学 第四章、原子结构与分子结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第四章原子结构与分子结构第一节原子结构的近代概念1微观粒子的波粒二象性德·布罗意(de·Broglie)提出微观粒子既具有粒子性也具有波动性，并假设：l=h/mv式中，l为粒子波的波长；v为粒子的速率，m为粒子的质量2微观粒子的波动方程1926年，奥地利物理学家薛定谔（Schrödinger）提出了微观粒子运动的波动方程，即薛定谔方程：其中，y为波动函数，是空间坐标x、y、z的函数。E为核外电子总能量，V为核外电子的势能，h为普朗克常数，m为电子的质量。3波函数与原子轨道薛定谔方程的解y=y(r,
2、q,j)称为波函数，波函数可以被分解为径向部分R(r)和角度部分Y(θ,φ)，即：ψ(r,θ,φ)=R(r)·Y(θ,φ)波函数的具体图象称为原子轨道；原子轨道的数学表达式即为波函数。波函数角度部分Y(θ,φ)在三维坐标上的图像称为原子轨道的角度分布图，图像中的正、负号是函数值的符号。4电子云电子云是空间某单位体积内找到电子的概率分布的图形，故也称为概率密度。｜Y(θ,φ)｜2的具体图象称为电子云的角度分布图。电子云的角度分布与原子轨道的角度分布之间的区别：形状较瘦没有正、负号5量子数(1)主量子
3、数n的物理意义：n的取值：n=1，2，3，…n=1，2，3，4,···对应于电子层K，L，M，N,····表示核外原子轨道离核的远近及电子层能量的高低·确定单电子原子的电子运动的能量(2)角量子数l的物理意义：·l的取值：l=0,1,2,3,···,(n–1)l=0,1,2,3的原子轨道习惯上分别称为s、p、d、f轨道。·表示亚层，基本确定原子轨道的形状·对于多电子原子，与n共同确定原子轨道的能量。(3)磁量子数m的物理意义：·m的取值:m=0,1,2,···l,共可取2l+1个值·确定原子轨道的
4、伸展方向(4)自旋量子数ms用波函数ψn,l,m描述原子中电子的运动,习惯上称为轨道运动,它由n,l,m三个量子数所规定,电子还有自旋运动，因而产生磁矩，电子自旋磁矩只有两个方向。因此，自旋量子数的取值仅有两个，分别为+1/2和-1/2，也常形象地表示为和¯。一个轨道中的电子可以有两种不同的自旋方向。第二节、多电子原子的电子排布原子核外电子的分布要服从以下规则：·泡里不相容原理·能量最低原理·洪德规则·洪德规则特例1泡里不相容原理在同一个原子中,不允许四个量子数完全相同的两个电子存在。即，同一个原
5、子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反。思考；第n层最多可以排布几个电子？根据泡里原理，主量子数为n的电子层内允许排布的电子数最多为2n2个。2能量最低原理核外电子在原子轨道上的排布，必须尽量占据能量最低的轨道。3洪德规则当电子在n,l相同的数个等价轨道上分布时，每个电子尽可能占据不同的轨道且自旋平行。例题碳原子(1s22s22p2)的两个p电子在三个能量相同的2p轨道上如何分布？共有以下三种排列方法：4洪德规则特例当相同能量的轨道为全充满或半充满的状态时，能量较低。例写出Z=24的铬元素的电子排
6、布式解：1s22s22p63s23p63d54s1思考题：29号元素的的电子排布式如何？1s22s22p63s23p63d104s15原子与离子的特征电子构型由于化学反应中通常只涉及外层电子的改变，因此一般只需要写出外层电子的排布式。外层电子的排布式也称为特征电子构型。例5.3写出26Fe原子的核外电子分布式和特征电子构型以及Fe3+离子的特征电子构型。解：原子序数为26，因此核外电子排列方式应是1s22s22p63s23p63d64s2特征电子构型则是：3d64s2第三节、元素周期系1元素周期表
7、中的周期与族周期表的周期：周期表中和每一个横排。周期表中的周期数等于最外层轨道的主量子数。特征电子构型相同的元素排在同一列，构成了元素周期表中的族。2元素周期表中的分区当特征电子构型只含s轨道电子(通式为ns1~2)时，分为s区。当特征电子构型中s轨道已满，p轨道电子数为1~6(通式为ns2np1~6)时，分为p区。当特征电子构型中内层d轨道电子数为1~8(通式为nd1~8ns2)时，分为d区。内层d轨道电子数为10，外层s轨道电子数为1~2(通式为(n-1)d10ns1~2)时，分为ds区。当特
8、征电子构型n-2层f轨道电子数为1~14(通式为nf1~14ns2)时，分为f区。3原子半径在同一周期中，从左到右减小由于核电荷的增加，核外电子受核的引力增大，原子半径减小。短周期元素的原子半径的变化规律尤为显著。在同一族中，从上到下增加前36号元素原子半径变化4电离能第一电离能——处于基态的1mol气态原子失去1mol电子成为气态一价阳离子所需的能量，称为该元素的第一电离能。气态一价阳离子再失去一个电子成为气态二价阳离子所需的能量称为第二电离能.以此类推。电离能数据可由光谱数据精
