无机化学课程的主要内容PPT学习教案

1、会计学1 无机化学课程的主要内容无机化学课程的主要内容 周周 次次 星期一星期一 日期日期 讲课内容讲课内容(学时数学时数) 星期三星期三 日期日期 讲课内容讲课内容(学时数学时数) 1 9/2 绪论绪论(1) 气体、液体气体、液体(1) 11/2 热力学初步热力学初步(2) 2 16/2 热力学初步热力学初步(2) 18/2 热力学初步热力学初步(2) 3 4 5 6 7 8 9 分析化学分析化学 10 12/4 原子结构原子结构(2) 14/4 原子结构原子结构(2) 11 19/4 分子结构分子结构(2) 21/4 分子结构分子结构(2) 12 26/4 期中考试（分析）期中考试（分析）

2、 28/4 分子结构分子结构(2) 13 放放 假假 14 10/5 配合物配合物(2) 12/5 s 区 区,ds 区区(2) 15 17/5 p 区区 (2) 19/5 p 区 区 (2) 16 24/5 d 区区(2) 26/5 d 区 区(2) 17 18 复习考试复习考试 （无机）（无机） 参参 考考 进进 度度 表表 第1页/共25页 推荐读物：推荐读物： 约翰格里宾，双螺旋探秘双螺旋探秘量子物理学与生命量子物理学与生命 上海科技教育出版社，2001年。 John Gribbin, Insearch of the Double Helix: Quantum Physica and

3、Life, 1985. “生物是由无生命的分子组成的。当这些分子被分离出来并逐个加以考察时，它们符合所有描述无生命物质行为的物理和化学定律。生物是由无生命的分子组成的。当这些分子被分离出来并逐个加以考察时，它们符合所有描述无生命物质行为的物理和化学定律。”(Albert Lehninger) 第2页/共25页 序言、序言、 1 原子的基本结构原子的基本结构 2 原子结构的历史回顾原子结构的历史回顾 3 现代原子结构学说的实验基础现代原子结构学说的实验基础 一、氢原子光谱与一、氢原子光谱与Bohr模型模型 1 氢原子光谱及氢原子光谱及Balmer实验定律实验定律 2 Bohr 模型及其局限性模型

4、及其局限性 二、微观粒子的运动规律二、微观粒子的运动规律 1 波粒二象性波粒二象性 2 波函数和电子云波函数和电子云 3 四个量子数四个量子数 三、波函数和电子云的空间图象三、波函数和电子云的空间图象 1 电子云径向分布图电子云径向分布图 2 波函数角度分布图波函数角度分布图 第3页/共25页 Particle Location Charge Mass(amu) ProtonNucleus+1 1.0 Neutron Nucleus 0 1.0 ElectronAround nucleus-1 0.00055 第4页/共25页 第5页/共25页 第6页/共25页 实验规律实验规律 (Balme

5、r, Rydberg) 波数波数 = 1/ = RH (1 / 22 1/ n2) (n = 3, 4, 5，) RH = Rydberg 常数，常数， 为为1.0967758 107 (m-1) 第7页/共25页 Bohr 模型模型: E = h =hc/ 波数波数= E/(hc )= B/(hc) (1 / n12 1/ n22) 其中，其中， B/(hc) = 1.0973731 107 (m-1) 与与RH很相近。很相近。 (原子有确定的电子轨道，轨道能量是量子化的，电子跃迁吸收或发射能量) e 量子化概念量子化概念 Bohr模型的局限性模型的局限性： 第8页/共25页 1、波粒二象性

6、、波粒二象性 1924，法国，法国Louis de Broglie 能量能量 E = h 动量动量 P = h/ E, P粒性粒性 ， 波性波性 De Broglie关系关系 = h / P = h / (mv) 第9页/共25页 子弹，子弹，m = 2.5 10-2 Kg, v = 300 ms-1; 电子，电子，me = 9.110-31 Kg, v = 5.910-5 ms-1; 波长：波长： 子弹子弹 = h / (mv) = 6.610-34 / (2.5 10-2 300) = 8.8 10-35 (m) 可忽略，主要表现为粒性。可忽略，主要表现为粒性。 电子电子 = h / (m

7、v) = 6.610-34 / (9.1 10-31 5.910-5) = 12 10-10 (m) = 1.2 nm 第10页/共25页 1927， 美国美国C. Davisson and L. Germar “几率波几率波” 第11页/共25页 1926年，奥地利年，奥地利 Schrdinger Schrdinger 方程方程（对于单电子体系）：（对于单电子体系）： 2 / x2 + 2 / y2 + 2 / z2 + 8 2m/h2(E-V) = 0 其中，其中，波函数波函数 ，反映了电子的，反映了电子的波性波性；m(质量质量) ，E(动能动能)，V(势能势能)，等反映了，等反映了电子的

8、电子的粒性粒性。 第12页/共25页 x = r sin cos y = y sin sin z = r cos ( =0180 , = 0360 ) 第13页/共25页 | |2 的物理意义：的物理意义： (1926年，德国，年，德国， Born) | |2 值大，表明单位体积内电子出现的几率大，即电荷密度大；值大，表明单位体积内电子出现的几率大，即电荷密度大；| |2 值小，表明单位体积内电子出现的几率小，即电荷密度小。值小，表明单位体积内电子出现的几率小，即电荷密度小。 电子在空间的几率分布，即电子在空间的几率分布，即| |2 在空间的分布称在空间的分布称“电子云电子云”。 第14页/共

9、25页 第15页/共25页 电子的运动状态可由电子的运动状态可由Schrdinger方程解得的方程解得的波函数波函数 来描述。来描述。为得到合理解，在解为得到合理解，在解Schrdinger方程中，波函数中引入了常数项方程中，波函数中引入了常数项 n、 l、m、ms，其意义见后其意义见后，取值范围为：取值范围为： n = 1, 2, 3, l = 0, 1, 2, n-1 m = 0, 1, 2, l ms = 1/2 每种波函数对应于电子的一种运动状态。通常把一种波函数称为一个原子轨道。但这里的轨道，不是经典力学意义上的轨道，而是服从统计规律的量子力学意义上的轨道。每种波函数对应于电子的一种

10、运动状态。通常把一种波函数称为一个原子轨道。但这里的轨道，不是经典力学意义上的轨道，而是服从统计规律的量子力学意义上的轨道。 第16页/共25页 Name 名称名称 Symbol 符号符号 Values 取值取值 Meaning 表示表示 Indicates 指明指明 principle 主量子数主量子数 n1, 2, shell, 电子层电子层 energy 能层能层 size 离核远近离核远近 Orbital angular momentum 角量子数角量子数 l0, 1, n-1subshell energy 亚层能级亚层能级 shape 形状形状 magnetic 磁量子数磁量子数 m

11、0, 1, 2, , l orbitals of subshell亚层轨亚层轨 道道 direction 方向方向 Spin magnetic 自旋磁量子数自旋磁量子数 ms+1/2, -1/2spin state 自旋状态自旋状态 Spin direction 自旋方向自旋方向 第17页/共25页 波函数：径向函数波函数：径向函数 角度函数角度函数 n, l, m (r, , ) = R n, l (r) Y l, m ( , ) R n, l (r) :波函数的径向部分，由波函数的径向部分，由n, l决定决定 Y l, m ( , ):波函数的角度部分，由波函数的角度部分，由l, m决定决

12、定 第18页/共25页 R n, l (r) r波函数波函数( )径向分布径向分布 R2 n, l (r) r电子云电子云 ( 2)径向密度分径向密度分 布布 r2R2 n, l (r) r电子云电子云 ( 2)径向分布径向分布 (电子在离核半径为电子在离核半径为r单位厚度的薄球壳内单位厚度的薄球壳内 出现的几率出现的几率) Y l, m ( , )波函数波函数( )角度分布角度分布(+,-) Y2 l, m ( , )电子云电子云( 2)角度分布角度分布 第19页/共25页 r2R2 n, l (r) R2 n, l (r) 电子云电子云( 2) 径向密度分布函数径向密度分布函数 ： 电子云电子云( 2) 径向分布函数：径向分布函数： 第20页/共25页 第21页/共25页 是角度函数是角度函数Y l, m ( , )随随 , 变化的图象。变化的图象。 s轨道轨道