原子结构和分子结构

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1、第8章原子结构和分子结构8.1原子结构8.1.1核外电子的运动状态电子云的概念几率:机会的百分数。几率密度:空间某处单位体积中出现的几率。等密度线:把电子出现的几率相等的地方联接起来，称为等密度线，亦称作电子云的界面。原子轨道:电子云的界面所包括的空间范围。核外电子的运动状态1）电子层电子层按离核远近的顺序不同分为若干层，用字母n表示。离核最近的，n=1为第1层，其余依次类推，n=2为第2层，n=3为第3层习惯上用K、L、M、N、O、P、Q等来表示。2）电子亚层和电子云形状在同一个电子层中，电子的能量还稍有差别，电子云的形状也不相同。根据这个差别，又可以把一个电

2、子层分成一个或几个亚层，分别用s、p、d、f等符号表示。s亚层电子云是以原子核为中心的球形，p亚层的电子云是纺锤形3）电子云的伸展方向s电子云是球形对称的，在空间各个方向上伸展的程度相同。P电子云在空间有三个伸展方向。d电子云可以有五种伸展方向，f电子云可以有七种伸展方向。表8—1各电子层的原子轨道数电子层亚层原子轨道数1234nss、ps、p、ds、p、d、f1=121+3=4=221+3+5=9=321+3+5+7=16=42n24）电子的自旋9.1.2多电子原子轨道的能级7s6d4f6p6s5d3f5p5s4d4p4s3d3p3s2p2s1s图8—1原子轨

3、道近似能级图(1)1s(2)2s(4)3s(6)4s(9)5s(12)6s(16)7s(3)2p(5)3p(8)4p(11)5p(15)6p(19)7p(10)4d(7)3d(14)5d(18)6d(13)4f(17)5f图8—2电子填入原子轨道的顺序1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d＜5p＜6s＜4f＜5d＜6p＜7s＜5f＜6d＜7p8.1.3原子核外电子的排布1.泡利不相容原理泡利（Pauli）于1925年根据元素在周期表中的位置和光谱分析结果提出：“在同一个原子中没有运动状态4个方面完全相同的电子存在。”（1）每个原子轨道只能容纳

4、两个电子，且自旋方向反。（2）s、p、d、f亚层最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。（3）各电子层最多容纳2n2个电子。2.能量最低原理多电子原子处于基态时，在不违背泡利不相容原理的前提下，电子尽可能先占据能量较低的轨道，而使原子体系的总能量最低，处于最稳定状态。3.洪特规则洪特（Hund）于1925年根据大量的光谱实验数据总结出一个规律，即电子在等价轨道（即能量相同的原子轨道）上排布时，总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同。半充满s1、p3、d5、f7全充满s2、p6、d10、f14全空s0、p0、d0、f04.电子构型电子在原子轨道中的排布方式称为电

5、子层结构，简称电子构型。1）轨道表示式例如氮原子的轨道表示式为或1s2s2p1s2s2p2）电子排布式氮原子的电子排布式为排布的电子数7N1s22s22p3电子层数亚层（能级）符号Al1s22s22p63s23p1表示为[Al]3s23p1Fe1s22s22p63s23p64s23d6表示为[Fe]4s23d63）价电子层结构价电子层结构指的是价电子（即能参与成键的电子）所排布的电子层结构。主族ns1~2np1~6副族(n－1)d1~10ns1~28.2电子层结构与元素周期系元素周期律是指：随着原子序数的递增，元素的性质呈周期性变化的规律。8.2.1元素周期系与

6、电子层结构的关系1.周期元素周期表中共有7个横行，称为7个周期。具有相同的电子层数而又按照原子序数递增的顺序排列的一系列元素称为一个周期。2.族在周期表中有18个纵行。除8、9、10这3个纵行（称为第Ⅷ族外），其余15个纵行，每个纵行标为一族。族可分为主族和副族。由短周期和长周期元素共同构成的族，称为主族（A）；完全由长周期元素构成的族，称为副族（B）。3.区根据原子中最后1个电子填充的轨道（或亚层）不同，把周期表中的元素划分为4个区。表9—3周期表中元素的分区区外电子层构型包含的族spdfns1~2ns2np1~6(n－1)d1~10ns1~2(n－2)f1~

7、14(n－1)d0~1ns1~2ⅠA和ⅡA族ⅢA和ⅦA族ⅠB和ⅧB族La系和Ac系8.2.2元素性质的周期性变化原子半径（1）金属半径在金属单质晶体中，相邻两原子核间距离的一半称为金属半径。（2）共价半径同种元素的两原子以共价单键结合时，其核间距的一半，称为共价半径。（3）范德华半径在分子晶体中，相邻两分子的两原子的核间距的一半称为范德华半径。图8—4元素原子半径与原子序数的关系8.3分子结构8.3.1共价键理论共价键：原子间通过共用电子对（电子云重叠）而形成的化学键称为共价键。1.共价键的饱和性和方向性饱和性：两个原子相接近时，自旋方向相反的未成对的价电子可以

8、配对形成共价键。一个原子