大学普通化学第5章

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1、物质结构基础第5章1、电子、原子核如何组成原子2、原子、原子如何组成分子3、分子、离子如何组成物质5.1原子结构的近代概念5.2多电子原子的电子分布方式和周期系5.3化学键与分子间相互作用力5.4晶体结构第17讲本章学习要求1.了解原子核外电子运动的基本特征，明确量子数的取值规律，了解原子轨道和电子云的空间分布。2.掌握核外电子排布的一般规律及其与元素周期表的关系。3.了解化学键的本质及键参数的意义。4.了解杂化轨道理论的要点，能应用该理论判断常见分子的空间构型、极性等。5.了解分子间作用力以及晶体结构

2、与物质物理性质的关系。5.1原子结构的近代概念人类认识物质世界的过程古代的阴阳五行说；古希腊的宇宙由火、气、水、土四种元素组成。(主观臆测)1805年道尔顿原子学说。(实验-假设——理论模型)1909年卢瑟夫含核原子模型（实验-修正-假设-新理论模型）1913年玻尔旧量子论（实验-修正-假设-创建新模型）量子力学理论——微观离子的波粒二象性（完善）原子很小，认识它很难。借助科学实验，透过现象推理，建立理论模型。只有随着实验技术的进步，才能进一步完善理论，才能正确的认识物质世界。棱镜氢原子光谱示意图与玻尔

3、旧量子论狭缝415nm435nm487nm660nm电子束氢放电管式中，R为常数，n1、n2必须是正整数且n1

4、·布罗意(de·Broglie)提出微观粒子也具有波的性质，并假设：c=vhv=mc2=mcv3.电子衍射实验证实粒子波附图5.1电子衍射示意图1927年，粒子波的假设被电子衍射实验所证实。定向电子射线晶片光栅衍射图象解释：电子的波动性是遵循一定统计规律的概率波电子运动的波长子弹运动的波长宏观与微观世界区别波长>>电子本身大小，与X射线波长大小相当,微观粒子的波动性不能忽略宏观物体波长小到难以测量,以至于波动性难以察觉,而仅表现为粒子性宏观：能被同时观测位置和速率，有确定的运动轨迹。微观：位置和速率

5、不可能同时测准，无确定的运动轨迹。其波动性不能忽略，只能用统计的方法研究微观粒子的运动。1.波函数与量子数驻波及其特征:x=0时Ψ=0x=λ/2时Ψ=0三维驻波特征微观粒子的总能量及运动方程特征薛定谔方程是电子、原子等实物微粒运动所遵循的波动方程波函数变换为球面坐标：x=rsinθcosφy=rsinθsinφz=rcosθr2=x2+y2+z2rsinzxy•P(x,y,z)z=rcosθx=rsinθcosφy=rsinθsinφφθr与实际问题相结合的薛定谔方程的解必须满足的条件(1)Ψ应是

6、x、y、z连续函数，Ψ对x、y、z的一级偏微熵也是连续的。(2)Ψ应是单值的,因为某点的概率是单值的。(3)Ψ2应该可以积分,并且在整个空间的积分值等于1。即解薛定谔方程举例（最简单的）金属晶体中电子的运动方程V=0Ψ=0V=∞Ψ=0V=∞0L通解：函数连续的边界条件：A=0B≠0根据归一化条件：解的结果：注对于H原子其波函数的求解在整个求解过程中：需要引入三个参数，n、l、m。一组合理的n、l、m对应一个解：解是=n,l,m(r)由波函数的单值性可知，在一个原子中，电子的某种运动状态是唯一的，

7、即不能有两个波函数具有相同的量子数。2.n,l和m的取值必须使波函数合理(单值并且归一)。结果如下：n的取值为非零正整数——1、2、3、4、l的取值为——0、1、2……(n–1)整数m的取值为——0、±1、±2……±l整数三个量子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)氢原子的波函数n,l,m轨道ψ(r,θ,φ)R(r)Y(θ,φ)2,1,±11,0,01s2,0,02s2,1,02pz2px2py2.波函数的角度分布图轨道Y(θ,φ)函数

8、Y(θ,φ)图形1syx2sns一个半径为的球面2pz2px2pyzx+-沿z、x、y轴分布的互切双球面zx+-zy+-d轨道四角花瓣下个幻灯片展示意义与特点只代表波函数的角度部分Y（θφ）图形，不代表总的波函数，更不是电子运动轨迹正负号代表角度部分的对称性，不代表电荷图的基本形状取决于l，图形的空间伸展方向取决于m。球形双球形d轨道,m=-2,-1,0,+1,+2有五个伸展方向图5.3b原子轨道伸展方向d轨道角度分布图四角花瓣形(1)主量