中科大原子物理第7章分子的结构和光谱(甲型)-2011

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1、第7章分子的结构和光谱原子间的键联与分子的形成分子的能级与光谱双原子分子的电子态双原子分子的振动光谱双原子分子的转动光谱拉曼散射7.1原子间的键联与分子的形成原子之间的结合，称作化学键（Chemicalbond），包括离子键、共价键、金属键，范德瓦耳斯键，等等。化学键主要是原子之间的库仑相互作用力。原子的内壳层电子被原子核所束缚，而价电子由于内壳层电子对核的屏蔽作用，所受到核的束缚力要弱得多。原子之间形成化学键时，主要是价电子参与成键。原子的电离能使原子失去一个电子，所需要的能量，就是原子的电离能(Ionizationenergy)，也称作电离电势(Ionizationp

2、otential)。第Ⅰ主族、第Ⅱ主族的元素（除氢、氦）以及其它一些金属元素，电离能较低，因而较容易失去价电子，这些原子就是正电性原子。而第Ⅵ主族、第Ⅶ主族的元素，电离能要高得多。元素E1E2元素E1E2元素E1E21H13.5984417Cl12.9676423.81428Ni7.639818.168843Li5.3917275.6401819K4.3406631.6329Cu7.7263820.292404Be9.3226318.2111620Ca6.1131611.8717230Zn9.3940517.964406C11.2603024.3833221Sc6.561

3、4412.7996731Ga5.9993020.51428O13.6180635.1173022Ti6.828213.575532Ge7.90015.934629F17.4228234.9708223V6.746314.6633As9.815218.63310Ne21.5645440.9632824Cr6.7666416.485734Se9.7523821.1911Na5.1390847.286425Mn7.4340215.6399935Br11.8138121.812Mg7.6462415.0352826Fe7.902416.187836Kr13.9996124.359

4、8516S10.3600123.337927Co7.881017.083化学元素的电离能/eV原子的亲和能原子俘获电子，所释放出的能量，就是原子的电子亲和能（Electronaffinity）原子的电子亲和能是指在0.0K下的气相中，原子和电子反应生成负离子时所释放的能量金属原子的电子亲和能很小第Ⅵ主族、第Ⅶ主族原子的电子亲和能要大得多，这些原子就是负电性原子。原子的电子亲和能/eV元素E(eV)元素E(eV)元素E(eV)1H0.75420913Al0.44125Mn2He14Si1.38526Fe0.1513Li0.618015P0.746527Co0.6624Be1

5、6S2.07710428Ni1.1565B0.27717Cl3.6126929Cu1.2356C1.262918Ar30Zn7N19K0.5014731Ga0.38O1.461110320Ca0.018432Ge1.2339F3.40119021Sc0.18833As0.8110Ne22Ti0.07934Se2.02067011Na0.54792623V0.52535Br3.36359012Mg24Cr0.6667.1.2离子键正电性原子与负电性原子靠得较近时，由于相互作用，正电性原子的价电子就转移负电性原子上，这时，两个原子都变为离子两者之间的库仑引力作用将其紧密地结合

6、在一起而形成分子。这就是离子键（ionicbond，electrovalentbond），也称作盐键。离子键基本上是金属离子与非金属离子间结合的主要方式NaCl中离子键的成键过程Na：1s22s22p63s1，Na+5.14eV→Na++e，Na+：1s22s22p6Cl：1s22s22p63s23p5，Cl+e→Cl-+3.61eVCl-：1s22s22p63s23p6Na++Cl-→NaClNa的一个3s电子转移到Cl的3p轨道需要的能量5.14eV-3.61eV=1.53eV这实际上是自由态离子的势能Na+和Cl-间的库仑势能曲线0.236nm离子键的结合能两离子结

7、合为稳定分子时的势能（-4.9eV）与自由态离子的势能（-1.5eV）差为3.4eV，这就是该离子键的结合能（bindingenergy），也称作离子键的键能。分子的结合能，也称作解离能，可以表示为电离能亲和势库仑势能泡利排斥能泡利排斥能泡利排斥能不是简单的静电斥力，主要是由于泡利原理所引起的当两离子距离较远时，它们的价电子波函数没有重叠，是各自独立的，因而不受泡利原理的限制，其各自的电子可以有相同的量子数而两离子逐渐靠近时，由于电子波函数的重叠，则会使电子进入较高的能量状态，就相当于有一种排斥力一些离子键分子的成键数据（能量