无机及分析化学 物质结构

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1、SubstanceStructure第四讲物质结构§4-1原子的量子力学模型一.微观粒子的波粒二象性二.测不准原理Δx·Δp≈h或Δx·Δv≈h/m三.电子运动几率分布规律§4-2核外电子运动状态的描述一.薛定谔（Schröndinger）方程E：总能量，V：势能，m：质量，h：PlankConstant，x、y、z：空间坐标，Ψ：波函数。二.波函数和原子轨道三.四个量子数1.主量子数n取值：n=1，2，3······非零整数。2.角量子数取值:由n决定,可取从0到（n-）的n个正整数。.多电子原子中,电子能量由n、共同决定.多电子原子：Ens

2、原子体系中(H原子,类H离子LI2+、He+)电子能量只与主量子数有关。E=-13.6/n2(eV)3.磁量子数m取值：可取0，±1，±2···±，即可取从-经0到+的整数，对应一个值，m可取2+1个值。描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向。4.自旋量子数ms取值：－1/2，+1/2。顺时针+，逆时针－。1.在某原子中，各原子轨道有以下四组量子数，其中能量最高的是。A.3、1、1B.4、2、-1C.3、0、0D.3、2、-12.有六组量子数组号nlm组号nlm①31-1④211②300⑤20-1③33-1⑥230其中正确的是：A.①②④B.①③⑤C.②④⑥D.①②③§4-3

3、基态原子的电子排布一.核外电子排布原理1.保里不相容原理2.能量最低原理3.洪特规则及其特例nlm状态名称波函数轨道数电子数亚层电子层1001sψ1S1122002sψ2S148102pzψ2Pz3±12px、2pyψ2Px、ψ2Py3003sψ3S1918103pzψ3Pz3±13px、3pyψ3Px、ψ3Py203dz2ψ3dz25±13dyz、3dxzψ3dyz、ψ3dxz±23dx2-y2、3dxyψ3dx2-y2、ψ3dxyTable4-1量子数与原子轨道的关系二.多电子原子轨道近似能级图1s2p2s3p3s4p3d4s5p4d5s6p5d4f6s7p6d5f7sn=

4、1n=2n=3n=4n=5n=6n=7KLMNOPQ1.屏蔽效应能级分裂现象:轨道能量随l值增大而升高的现象。屏蔽效应：因电子间的相互排斥而使核对外层电子的吸引被减弱的作用。2.钻穿效应能级交错现象三.原子的电子层结构与元素周期系1.电子排布式1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p3d4d5d6d4f5f2.原子的电子层结构与周期系价电子价电子层价电子组态（或价电子层结构）用量子数表示3s2，2p3轨道中各电子的运动状态。§4-4元素基本性质的周期性1.原子半径(atomicradius)2.电离能（ionizationenergy）3.电子亲和能(electro

5、naffinity)4.电负性(electronegativity)图：原子半径半充满和全充满时，原子半径大电离能：图电负性示意图§4-5化学键1.离子键2.共价键特点：具有饱和性和方向性类型(以重叠方式)：δ键、π键键参数：键能、键角、键长3.金属键4.分子间力和氢键1-1.晶格能（U、KJ·mol-1）标态下，由气态离子结合成1mol固态离子型晶体时所放出的能量。（或1mol离子型晶体离解成气态离子时所吸收的能量。）mMn+(g)+nXm-(g)=MmXn(s)同类型离子晶体，离子电荷越高，离子核间距越短，则晶格能越大，晶体中离子键越强，离子晶体越稳定。NaCl型晶体NaI

6、NaBrNaClNaFBaOSrOCaOMgO离子电荷11112222核间距/pm318294279231277257240210晶格能/kJ·mol-1686.2732.2769.9891.23041.83204.93476.93916.2熔点/K9331013107412612194270328433073硬度单位————3.33.54.56.5晶格能与离子型化合物的物理性质2-1.键能（EB）：标态下,1mol气态AB分子离解为气态原子A和B时的焓变值。①双原子分子，EB=D（离解能）H2(g)=H(g)+H(g)EB=D（H-H）=436kJ·mol-1②多原子分子,键

7、能等于全部键离解能的平均值。EB(N-H)=1/3(D1+D2+D3)=390.5kJ·mol-1§4-3杂化轨道理论（Hybridorbitaltheory）.理论要点1.杂化（Hybridization）→形成杂化轨道。2.杂化轨道数=参与组合的原子轨道数。3.杂化轨道的成键能力比原来原子轨道的成键能力强。4.杂化轨道成键时要满足化学键间斥力最小原则。++--FFFFFFspsp2sp3sp3dsp3d2杂化类型轨道数轨道夹角分子几何构型sp2180º直线型sp23120º平面三角型sp