工科基础化学第二版课件教学课件 作者 唐和清 主编第2章 物质结构基础.ppt

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1、第二章物质结构基础主要内容物质的聚集状态原子结构和元素周期率化学键和分子结构元素化学2.1物质的状态物质的聚集状态：在自然条件下，物质宏观上所呈现的稳定状态气态液态固态等离子态液晶态无限的可膨胀性，无固定的几何形状和体积明显的可压缩性无限的掺混性2.1.1气体基本特征：理想气体分子点，有位置而无体积；分子间没有相互作用力理想气体状态方程式pV=nRT道尔顿的理想气体分压定律、分体积定律混合气体的总压等于各种气体分压的代数和实际气体的状态方程分子占有体积，且分子间还存在明显的作用力范德华（VanderWaals）实际气体方程在低压、高温下，实际气体与理想气体的偏

2、差可忽略？2.1.2液体基本特征有：(1)固定的体积和可变的形状，(2)基本上不可压缩，膨胀系数小，(3)流动性，(4)掺混性，结构相同的液体可以任何比例掺混，否则分层(5)毛细现象，(6)液体表面具有表面张力液体和气体是可以互相转变的。气体凝结变成液体，液体转变成气体有蒸发和沸腾两种方式液体与其蒸气处于动态平衡时，蒸气的压力称饱和蒸气压，简称蒸气压。蒸气压与液体本性和温度有关外压等于一个标准大气压（101.325kPa）时液体的沸腾温度称作正常沸点，简称沸点通过减压或在真空下使液体沸腾的方法来分离和提纯那些在正常沸点下会分解或正常沸点很高的物质气体液化的方法

3、：冷却、给气体加压所有的气体都存在一个特定的温度，在这个温度以上加多大的压力也不能使该液体液化，这个温度称作该气体的临界温度（Tc）。在临界温度时使气体液化所需的最低压力称临界压力（pc）2.1.3固体固体有一定的几何外形，晶态固体有固定的熔点。自然界中，固体物质大多数为晶体2.1.4等离子体等离子体密度很小，与气态相似，但是优良的导电流体；等离子体运动明显地受到电磁场的影响和约束，在强磁场作用下，等离子体粒子做有规律的运动等离子体自身可形成电磁场；由于等离子体空间富集了离子、电子激发态的原子、分子及自由基，这些微粒具有极高的化学活性，利于发生“高能量”、“高

4、密度”的化学反应高温等离子体（热等离子体）：等离子体中电子的温度与离子的温度相等，气体温度与电子温度达到平衡，可达5×103~2×104K，这种等离子体是在高压下获得的，所以又称高压平衡等离子体低温等离子体（冷等离子体）：离子温度低于电子温度，电子温度达104K，离子温度300~500K，电子温度与气体温度间不能保持平衡这种等离子体是在低压、非平衡条件下获得的，所以又称为低压非平衡等离子体2.1.5中子态2.1.6液晶微观世界分子导线分子晶体管分子齿轮分子机器人DonEigler,1989Ni+Xe-IBMC的三维表面向金属表面注入的单个离子光栅表面条纹原子中

5、国1993还用Si写成“中国”“毛泽东100”DNA三维图光盘表面光盘表面FeonCu(111)Ni表面硬盘表面CoonPtFeonCuXeonNiPt(111)铜2.2.1原子的基本结构1.原子结构理论的发展1808年英国化学家Dalton提出物质由原子组成，原子不可再分，开创了原子结构理论1911年英国化学家Rutrerford通过a粒子的散射实验提出了卢瑟福原子模型）：原子是带正电荷的体积很小的原子核和围绕原子核高速旋转的带负电荷的电子所组成基于对大量实验事实的总结以及Plank量子理论和Einsteim光子理论，1913年丹麦物理学家N.Bohr提出了

6、玻尔的原子结构模型。2.2原子结构和元素周期律氢原子光谱氢原子结构的近代概念氢原子光谱1913年玻尔提出原子结构假设原子中电子只能以一固定半径r绕原子核作圆周运动，通常不辐射能量，但当电子在不同轨道上发生跃迁时放出和吸收能量r=a0n2E=-1312/n2kJmol-1v=3.29×105(1/n12–1/n22)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱提出了原子能级和主量子数等概念不能解释多电子原子的光谱不能解释化学键的形成及其本质2.原子的量子力学模型微观粒子运动不同于宏观物体，其主要特点是量子化和波粒二象性，因此不能用牛顿力学来描述和解释，只能用量子力学来描述和研

7、究其运动规律微观粒子的波、粒二象性20世纪初，发现了光既具有波动性，又具有微粒性1924年，deBroglie提出具有静止质量的微观粒子（如电子）也有波粒二象性，并预言微观粒子的波长l和质量m、运动速度v可通过Planck常数h联系起来l=h/mvh=6.625×10-34Js宏观物体：战斗飞机104kg，飞行速度400ms-1→l=6.63×10-31nmme=9.1×10-31kg,ve≈1.0×106ms-1电子直径约10-6nm明显的波动性微观粒子：→l=0.73nm1927年，毕柏曼等人以极弱的电子束通过金属箔使之发生衍射，电子几乎是一个一个地通过金

8、属箔。短时间：照相底片上出现不规则的感