第四章物质结构PPT课件

1、 第四章第四章 物质结构物质结构 原子结构、分子结构原子结构、分子结构Structure of materials 1了解微观粒子的运动特征：能量量子化、了解微观粒子的运动特征：能量量子化、波粒二象性、测不准关系；波粒二象性、测不准关系；2了解波函数与原子轨道、几率密度与电子了解波函数与原子轨道、几率密度与电子云、原子轨道和电子云角度分布图等基云、原子轨道和电子云角度分布图等基本概念；本概念；3掌握四个量子数的物理意义、相互关系及掌握四个量子数的物理意义、相互关系及合理组合；合理组合；本章学习要求：本章学习要求：4掌握单电子原子、多电子原子的轨道能掌握单电子原子、多电子原子的轨道能级和核外电子

2、排布规律，熟练写出第四级和核外电子排布规律，熟练写出第四周期以内元素原子的核外电子排布式；周期以内元素原子的核外电子排布式；5掌握原子结构与周期系的关系掌握原子结构与周期系的关系,了解元素了解元素基本性质的变化规律；基本性质的变化规律； 6掌握离子键的特点、强度等掌握离子键的特点、强度等；7. 掌握价键理论的要点、共价键的特点及掌握价键理论的要点、共价键的特点及 键和键和 键的形成、特点；键的形成、特点；8. 掌握杂化轨道理论的要点，能解释简单分掌握杂化轨道理论的要点，能解释简单分子的形成及分子的空间构型子的形成及分子的空间构型9. 掌握分子间作用力和氢键的形成、特点及掌握分子间作用力和氢键的

3、形成、特点及对物质性质的影响对物质性质的影响4.1 物质结构理论发展简介原子-分子论经典原子模型玻尔氢原子模型量子力学19世纪20世纪道-阿Rutherford量子论普朗克自然界的电磁辐射自然界的电磁辐射 射射线线X|射射线线真真空空紫紫外外近近紫紫外外可可见见光光近近红红外外基基本本红红外外远远红红外外微微波波无无线线电电波波0.01-1010-200200-400400-800800-25002500-50005000-300003E4-5E45E4-3E7波长（波长（nm）连续光谱连续光谱氢原子光谱氢原子光谱18sm10998. 2 cc光光速速 /nmH3 .65657. 4H1 .4

4、8607. 6H0 .43491. 6H2 .41031. 71 /s)10 (14 Fe在电弧中发光在电弧中发光显影光源 狭缝 光栅 照相 谱图 波长标尺波长标尺 无论何时、何地，测得的谱线位置和强度完全吻合！无论何时、何地，测得的谱线位置和强度完全吻合！1. 玻尔理论 1) 1) 核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动，且不辐能量。运动，且不辐能量。2) 2) 通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最低低基态基态; ;原子得到能量后原子得到能量后, ,电子被激发到高能电子被激发到高能轨道上，原子处于激发态。轨道上

5、，原子处于激发态。3) 3) 从激发态回到基态释放光能从激发态回到基态释放光能 ，光的频率取决，光的频率取决于轨道间的能量差。于轨道间的能量差。 玻尔理论的局限：玻尔理论的局限：1) 多电子原子光谱多电子原子光谱 2)氢原子的精细光谱氢原子的精细光谱1924 年年， de Broglie提出了提出了静止质量不为静止质量不为零的微观粒子具有波粒二象性零的微观粒子具有波粒二象性的假的假设设。并。并预言具有动量预言具有动量 P 的微观粒子，其物质波的微观粒子，其物质波的波长为的波长为 ， 2. 微观粒子的运动特性1) 波粒二象性波粒二象性1927 年，年， de Broglie 的预言被电子衍射实验

6、的预言被电子衍射实验所证实，故这种物质波称为所证实，故这种物质波称为de Broglie波。波。 ph 感光屏幕感光屏幕薄晶体片薄晶体片衍射环纹衍射环纹电子枪电子枪电子束电子束用电子枪发射高速电子通过薄晶体片射击感光用电子枪发射高速电子通过薄晶体片射击感光荧屏，得到明暗相间的环纹，类似于光波的衍荧屏，得到明暗相间的环纹，类似于光波的衍射环纹。射环纹。 电子衍射实验示意图电子衍射实验示意图 粒子粒子 m/kg V/m.s-1 /m 近 似 直近 似 直径径/m 波动性波动性 1V电子电子 9.110-31 5.9105 1.210-9 10-15 显著显著 氢原子氢原子 1.610-27 1.0

7、103 4.010-10 10-10 尚显著尚显著 枪弹枪弹 1.010-2 1.0103 6.010-35 10-2无无 垒球垒球 2.010-1 3.010 1.110-46 10-2 无无 由上表可知，当波长由上表可知，当波长大于实物粒子直径才表现波动性。大于实物粒子直径才表现波动性。宏观物体与宏观物体与微观粒子比较微观粒子比较不可能同时准确地测定微观粒的动量和位置不可能同时准确地测定微观粒的动量和位置。3) 量子化特征量子化特征 E = h 微观粒子能量变化是不连续的，只能以某一最小微观粒子能量变化是不连续的，只能以某一最小能量单位的整数倍变化，最小能量单位称为量子能量单位的整数倍变化

8、，最小能量单位称为量子即即 x p= x m h 2) Heisenberg测不准原理测不准原理测不准原理是宏观与微观的判别式。测不准原理是宏观与微观的判别式。(uncertainty principle) x位置测不准位置测不准 , p动量测不准动量测不准 Heisenberg W1) 1) 具有波动性的微观粒子不再服从经典力学规律，具有波动性的微观粒子不再服从经典力学规律， 它们的运动没有确定的轨道，只有一定的空它们的运动没有确定的轨道，只有一定的空间间几几率分布，遵循测不准关系率分布，遵循测不准关系, ,故故对微观粒子的运动对微观粒子的运动状态只能采用统计的方法，做出几率性的判断。状态只

9、能采用统计的方法，做出几率性的判断。3) 概率（几率）密度概率（几率）密度：电子在核外空间某处单位电子在核外空间某处单位 微体积内出现的几率微体积内出现的几率，它等于波函数绝对值的平它等于波函数绝对值的平方方，即即|2 2= =dpdp/ /dvdv 。3. 概率（几率）和概率密度2) 概率（几率）：概率（几率）：电子在核外空间某区域出现电子在核外空间某区域出现机机会的大小会的大小。0V) (Ehm8zyx222222224. 4. 波函数波函数 wave farction1) Schrndinger 方程方程 量子力学中描述核外电子在空间运动的量子力学中描述核外电子在空间运动的 数学函数式，

10、即数学函数式，即原子轨道原子轨道 E 轨道总能量（动能与势能总和轨道总能量（动能与势能总和 ）m 微粒质量，微粒质量，h 普朗克常量普朗克常量x,y,z 为微粒的空间坐标为微粒的空间坐标 (x,y,z)波函数波函数波函数波函数 是通过解薛定谔方程得到的。是通过解薛定谔方程得到的。Schrodinger E2) 直角坐标直角坐标( x,y,z)与球坐标与球坐标 (r, , )的转换的转换 (x,y,z)= (r, , )=R(r)Y( , )径向波函数径向波函数角度波函数角度波函数# 一个合理的波函数，必然对应一个合理的波函数，必然对应 一组合理的量子数：一组合理的量子数：n、l、m。 3) 波

11、函数与原子轨道波函数与原子轨道 波函数波函数是是描述微观粒子在核外三维空间的描述微观粒子在核外三维空间的 一种运动状态的数学表达式一种运动状态的数学表达式(x,y,z) 波函数是描述微观粒子运动的波动方波函数是描述微观粒子运动的波动方 程即薛程即薛 定谔方程的解。定谔方程的解。 一个确定的波函数即表示电子的一种运动状态。一个确定的波函数即表示电子的一种运动状态。波函数又可称为原子轨道。如：波函数又可称为原子轨道。如：1s 又称为又称为1s轨道。轨道。 4) 波函数波函数(原子轨道原子轨道)的的空间图象空间图象25) (2412,1,00az cos02 arZre 为径向部分为径向部分 ，0a

12、2Zrre R(r) cos),( Y为角度部分为角度部分 。经过计算经过计算，得到得到 及对应及对应 Y ( , )or | Y ( , ) | 2 的数的数据。根据据。根据Y( , ) ( , ) 可以画出可以画出的的角度分布图：角度分布图：Z / cos cos2 0 1.00 1.00 15 0.97 0.93 30 0.87 0.75 45 0.71 0.50 60 0.50 0.25 90 0.00 0.00120 0.50 0.25135 0.71 0.50150 0.87 0.75165 0.97 0.93180 1.00 1.00波函数的角度分布图波函数的角度分布图各种波函数

13、的角度分布图各种波函数的角度分布图s、p、轨道角度部分剖面图、轨道角度部分剖面图zx+szx+pxzy+pypzzx+sd 轨道角度部分剖面图轨道角度部分剖面图+yxdxy+zxdxz+zxdxz+d x2y2yx+d z2zx四四花花瓣瓣形形f 原子轨道角度分布图原子轨道角度分布图注意：注意：A.A.仅是轮廓图，并不表示电子的运动轨迹。仅是轮廓图，并不表示电子的运动轨迹。B.B. 有正、负之分，表明在这个区域的正负值，有正、负之分，表明在这个区域的正负值，在论化学键的成键与否或键的强弱可知，在论化学键的成键与否或键的强弱可知，两个同轨道相互重叠，才能保证化学键的两个同轨道相互重叠，才能保证化

14、学键的形成。形成。 电子云的角度分布图电子云的角度分布图： 电子云图：电子云图：用小黑点的疏密来表示电子在用小黑点的疏密来表示电子在外空间几率密度分布的具体图像。外空间几率密度分布的具体图像。因为因为 2(r, , )=R2(r)Y2( , ) ，根据根据Y2( , ) ( , )可以画出电子云的角度分布图：可以画出电子云的角度分布图： 电子云：电子云：电子在核外空间几率密度分布的电子在核外空间几率密度分布的 形象性。即形象性。即|2具体分布图形。具体分布图形。各种电子云的角度分布图各种电子云的角度分布图zxsdz2zxydx2y2xydxyxzyxS电子云电子云 P电子云电子云各种电子云的各

15、种电子云的空间空间分布图分布图象象球形对称球形对称哑铃形，沿某个坐标轴哑铃形，沿某个坐标轴呈柱形对称，在核附近呈柱形对称，在核附近及另两个轴方向上几率及另两个轴方向上几率密度为零。密度为零。d 电子云电子云五种空间取向，花瓣形，核附近几率密度为零五种空间取向，花瓣形，核附近几率密度为零d电子云电子云 f f 轨道轨道 ( ( l l = 3,= 3,m m = +3,+2,+1, 0, -1, -2, -3 ) = +3,+2,+1, 0, -1, -2, -3 ) : : m m 七种取值七种取值, , 空间七种取向空间七种取向, , 七条等价七条等价( (简并简并) ) f f 轨道轨道.

16、 .f电子云电子云 =s, p, d平面示意图平面示意图 电子云电子云| |2分布图分布图 yx+ (s)yx| (s)|2yx| (px)|2yx| (py)|2zx| (pz)|2yx (px)+-yx (py)+-zx (pz)+- 对于多电子原子，以上轨道也近似存在对于多电子原子，以上轨道也近似存在原子轨道与电子云角度分布图比较原子轨道与电子云角度分布图比较图的形状较图的形状较“瘦瘦” 为正值为正值图的形状较图的形状较“胖胖” 为为 正、负值正、负值不同不同伸展方向相同伸展方向相同形状相似形状相似相同相同Y2( , )Y ( , )角度分布函数角度分布函数电子云电子云原子轨道原子轨道原

17、子轨道与电子云角度分布图比较原子轨道与电子云角度分布图比较名称名称 径向分布函数图径向分布函数图: :rr+drD(r)r D(r) = 2 4 r2 称为径向称为径向分布函数分布函数,表示电子在离核半表示电子在离核半径为径为r 的球面上单位厚度球的球面上单位厚度球壳内出的概率。壳内出的概率。D(r)r1s52.9pm 氢原子氢原子1s电子：电子：在在原子核附近概率密度原子核附近概率密度最大，而在离核半径最大，而在离核半径52.9pm (Bohr半径半径) 的的球壳层中有最大概率。球壳层中有最大概率。4.2 核外电子运动状态核外电子运动状态 1. 四个量子数：四个量子数： quantum nu

18、mber 描述电子层描述电子层( (能层能层) ) 描述电子离核远近，描述电子离核远近， n 是决定电子能量的主要因素是决定电子能量的主要因素 物理意义：物理意义：相应光谱项：相应光谱项： K L M N O P Q. 1) 主量子数主量子数 n ： principal quantum 取值：取值： 1 2 3 4 5 6 7 n 单电子原子（离子），电子能量完全决定于单电子原子（离子），电子能量完全决定于n， eVnE26 .13 n值越大，能量越高值越大，能量越高多电子原子，电子能量与多电子原子，电子能量与n和原子轨道形状有关和原子轨道形状有关。2) 角量子数角量子数 l 物理意义：物理意

19、义： 描述原子轨道或电子云形状；描述原子轨道或电子云形状； 表示同一电子层中具有不同的亚层；表示同一电子层中具有不同的亚层； 在多电子原子中，确定能量的次要因素在多电子原子中，确定能量的次要因素。 angular quantum number取值取值: 0，1， 2， (n-1) 共共n个个 l0123亚层亚层spdf电子云形状电子云形状球对称球对称哑铃形哑铃形四花瓣形四花瓣形各电子层的亚层数各电子层的亚层数=电子层的电子层的 n值值 多电子原子中，电子能量由多电子原子中，电子能量由n 、 l 共同共同 决定。决定。 n 、l 相同的电子，能量相同，处于同相同的电子，能量相同，处于同 一能一能

20、单电子原子：单电子原子： Ens= Enp= End= Enf多电子原子：多电子原子： Ens Enp Endl 例如例如 : :);21,1,1,2();21,1,1,2()21,1,1,2();21,0,1,2()21,1,1,2();21,0,1,2(:2)21,0,0,2();21,0,0,2(:22222226 或或或或外外层层电电子子：pspsC ssssmmlnmmlnmmlnmmln, 1, 2, 4421, 0, 3321, 1, 2221, 0, 2,1当当的的量量子子数数。例例：给给下下列列各各组组填填入入适适小结小结nn,m,l三个量子数可确定一个原子轨道三个量子数可确

21、定一个原子轨道(n,l,m)nn, l , m,ms四个量子数确定一个电子的运动状态四个量子数确定一个电子的运动状态.nn,l相同的原子轨道，能量相同，称为简并轨道。相同的原子轨道，能量相同，称为简并轨道。n每个电子层的亚层数每个电子层的亚层数 = n 值值 n每个电子亚层的轨道数为（每个电子亚层的轨道数为（2l+1 )个个 n每个电子层的轨道总数为每个电子层的轨道总数为n2个，最多可容纳个，最多可容纳2n2 个电子个电子 屏蔽效应：屏蔽效应：由于内层电子对外层子的由于内层电子对外层子的 排斥作用，削弱了原子核对外层电子的排斥作用，削弱了原子核对外层电子的 吸引力，使有效核电荷数减小吸引力，使

22、有效核电荷数减小。 2.2. 1) 1) 屏蔽效应与钻穿效应屏蔽效应与钻穿效应不同电子层：不同电子层：EK EL EM EN 钻穿效应：钻穿效应： 在多电子原子中，在多电子原子中，l 较小的轨道上的电子钻到较小的轨道上的电子钻到 核核 附近回避其它电子屏蔽的能力较强，因而附近回避其它电子屏蔽的能力较强，因而 能量较低。能量较低。 同一电子层：同一电子层：Ens Enp End Enf同一能级组：同一能级组：ns (n-2)f (n-1)d np能级交错能级交错ns (n-2)f (n-1)d npEns Enp End EnfEK EL EM EN 2)多电子原子轨道近似能级图多电子原子轨道近

23、似能级图 主量子数主量子数n和角量子数均不相同时，出现和角量子数均不相同时，出现 “能级交错能级交错”现象现象E4s E3d E4p . 。 由图可见由图可见： 角量子数相同，能级能量随主量子数的增角量子数相同，能级能量随主量子数的增 大而升高，即大而升高，即E1s E2s E3s E4s . 。 主量子数相同，能级能量随角量子数主量子数相同，能级能量随角量子数l的增的增 大而升高，即大而升高，即Ens Enp End ns(n-1)d(n-2)f 26Fe Ar3d64s2 Ar3d64s0 Ar3d54s0 Ar3d44s2 Ar3d34s2 Fe2+ Fe3+元素原子的电子层结构呈周期性

24、变化元素原子的电子层结构呈周期性变化 ，导，导致元素性质周期性变化致元素性质周期性变化, 这就是元素周期律。这就是元素周期律。2. 2. 元素周期系元素周期系周期的划分与能级组的划分完全一致，每个周期的划分与能级组的划分完全一致，每个能级组都独自对应一个周期。共有七个能级能级组都独自对应一个周期。共有七个能级组，组， 所以共有七个周期。所以共有七个周期。1) 元素周期律元素周期律2) 元素的周期元素的周期周期的划分和轨道能级组的关系周期的划分和轨道能级组的关系周期周期数数原子原子序数序数元素元素数目数目最高能级组最高能级组最大电最大电子容量子容量11221s第一能级组第一能级组2231082s

25、,2p第二能级组第二能级组83111883s,3p第三能级组第三能级组841936184s,3d,4p第四能级组第四能级组1853754185s,4d,5p第五能级组第五能级组1865586326s,4f,4d,6p第六能级组第六能级组32787109(未完未完)237s,5f,5d,7p第七能级组第七能级组32周期数周期数元素电子层数元素电子层数能级组中最高主量子数能级组中最高主量子数周期周期短周期（一，二，三）短周期（一，二，三）长周期（四，五，六，七）长周期（四，五，六，七）族族主族主族(IA-VIIA,0)原子最后一个电子原子最后一个电子填填 外层外层 ns、np轨道轨道 副族副族(I

26、IIB-IIB,IB)最后一个电子填在最后一个电子填在(n-1)d或或 (n- 2)f 轨道上轨道上1SH He2345672S3S4S5S6S7S3d4d5d2p3p4p5p6p4f5f4) 元素的区元素的区 3.元素基本性质的周期性元素基本性质的周期性 1) 原子半径原子半径 共价半径共价半径 同种元素的两个原子，同种元素的两个原子， 以共价单键相连时，核间距的一以共价单键相连时，核间距的一 半，为共价半径。半，为共价半径。 d核间距为核间距为d，2d 金属半径金属半径 金属晶体中，金属原子被视为刚性金属晶体中，金属原子被视为刚性球体，彼此相切，其核间距的一半，为金属半径。球体，彼此相切，

27、其核间距的一半，为金属半径。 van de Waals半径半径惰性气体中，原子间不形成化学键，但由于在惰性气体中，原子间不形成化学键，但由于在T很低时也能液化、固化，因此很低时也能液化、固化，因此 原子原子(分子分子)间以间以分子间力分子间力 作用，相互接触，形成分子晶体；作用，相互接触，形成分子晶体；又如干冰又如干冰CO2，两个分子间也以，两个分子间也以van de Waals力力相互作用相互作用, 其其O-O间的一半间的一半为为van de Waals半径半径。AARAACO2CO2以上二者都称为接触半径以上二者都称为接触半径或或van de Waals半径。半径。 原子半径原子半径在周期

28、表中的递变规律在周期表中的递变规律 同一主族，从上到下原子半径逐渐增大同一主族，从上到下原子半径逐渐增大减小程度不大减小程度不大, r = 5pm。 同一副族从上到下变化幅度小，同一副族从上到下变化幅度小，第五、第五、六周期六周期元素的原子半径非常接近元素的原子半径非常接近。 同一周期中同一周期中：长周期过渡元素长周期过渡元素：从左到右原子半径从左到右原子半径短周期短周期：从左到右原子半径逐渐减小从左到右原子半径逐渐减小变化幅度较大变化幅度较大。主族元素主族元素 元素的原子半径变化元素的原子半径变化 镧系元素从左到右，原子半径减小幅度更小，镧系元素从左到右，原子半径减小幅度更小，这是由于新增加

29、的电子填入外数第三层上，对外这是由于新增加的电子填入外数第三层上，对外层电子的屏蔽效应更大，外层电子所受到的层电子的屏蔽效应更大，外层电子所受到的 有有效核电荷数效核电荷数 增加的影响更小。镧系元素从镧到增加的影响更小。镧系元素从镧到镱整个系列的原子半径减小不明显的现象称为镱整个系列的原子半径减小不明显的现象称为镧镧系收缩系收缩。2) 电离能电离能 （ionization energy） 第一电离能（第一电离能（I1）：）：A(g)-e A+ (g) 第二电离能：由体第二电离能：由体+1价离子再失去一个电价离子再失去一个电 子成为子成为+2价离子所需的能量价离子所需的能量I 1 I2 2.0

30、为非金属元素为非金属元素X 1.7 易形成稳定离子易形成稳定离子Na + 2s 2 2p 6， Cl 3s 2 3p 6 ，只转移少数电子就达稀有气体式稳只转移少数电子就达稀有气体式稳定结构。定结构。Na ( s ) + 1/2 Cl 2 ( g ) = NaCl ( s )形成离子键时释放能量多形成离子键时释放能量多 H = 410.9 kJmol-12. 离子键的特征离子键的特征1) 作用力的实质是静电引力作用力的实质是静电引力221rqqF 2) 离子键没有方向性离子键没有方向性离子离子与任何方向性不同的离子相吸引与任何方向性不同的离子相吸引,所以无方向性所以无方向性。3) 离子键没有饱

31、和性离子键没有饱和性只要是正负离子之间，则彼此吸引，只要是正负离子之间，则彼此吸引，即无饱和性。即无饱和性。因离子化合物是正负离子由离子键交替连接构成的晶体物质，没有单个正负离子的分子存在，故离子化合物的分子式只是其化学式。3 3. 离子键的强度和晶格能离子键的强度和晶格能 晶格能晶格能U(lattice energy ) ： 标态下，气态正、负离子结合成标态下，气态正、负离子结合成 1mol离子晶体时所放出的能量。离子晶体时所放出的能量。 A+(g) + B-(g) = AB(s) mrH=U离子键的强度和离子晶体离子键的强度和离子晶体(ionic crystal)的稳定性用晶格能的稳定性用

32、晶格能(lattice energy )来衡量。来衡量。同类型离子晶体，离子电荷越高，离子核间距越短，则晶格能越大，晶体中离子键越强，离子晶体越稳定。晶格能晶格能可通过可通过Born-Haber循环循环求算求算 Cl(g) DNa(g)S Cl-(g)+ Na+(g)-UI1-EeafHmNa(s)+ Cl2(g)NaCl(s)fHm= S+ I1+ D -Eea-U4. 离子离子影响离子键强度的因素有：离子的电影响离子键强度的因素有：离子的电荷荷 q 、离子的电子层构型和离子半径、离子的电子层构型和离子半径 r （即离子的三个重要特征）（即离子的三个重要特征） 。1) 离子的电荷离子的电荷电

33、荷越高，离子键越强电荷越高，离子键越强 。2) 离子的电子层构型离子的电子层构型 2e(1s2): 8e(ns2np6): 18e (ns2np6nd 10) : 9-17e(ns2np6nd 1-9)or Li+、Be2+ Na+、Mg2+、 Al3+ Ag+ . Zn2+ . Sn4+ Fe2+ . Mn2+ . Cr3+ Sn2+、Pb2+、Sb3+不规则电子构型不规则电子构型：18+2e (n-1)s2(n-1)p6(n-1)d 10ns2离子的电子层构型大致有离子的电子层构型大致有5种种3) 离子半径离子半径 R阳阳R原原R阴阴 同一周期，离子电子构型相同的同一周期，离子电子构型相同

34、的阳阳 RNa+=95pmRCl=99.4pmRA3+ RA2+ RA+ R Fe3+=64pm 0键的极性与电负性差键的极性与电负性差的关系的关系键键键型过渡键型过渡H HH BrH ClH FNa+ F - 00.40.70.91.93.1非极性键非极性键极性键极性键离子键离子键负性差负性差来衡量来衡量 , 越大键极性越强越大键极性越强 。 共价键共价键H I 分子的极性分子的极性分子的极性大小用偶极矩分子的极性大小用偶极矩衡量衡量+q-qd偶极矩偶极矩=d.q=d.q非极性分子非极性分子 = 0分子中键均为非极性键分子中键均为非极性键有极性键有极性键, ,但分子结构对称但分子结构对称极性

35、分子极性分子分子结构不对称分子结构不对称 0+-+-OHHOOc180.主要内容小结：主要内容小结： （1 1）核外电子运动的特殊性）核外电子运动的特殊性* （3）四个量子数：意义、取值、原）四个量子数：意义、取值、原 子子轨道和电子运动状态的确定轨道和电子运动状态的确定 * （4）核外电子排布：轨道能级图、）核外电子排布：轨道能级图、 排布规律、电子排布与周期表排布规律、电子排布与周期表（5）元素性质的周期性变化）元素性质的周期性变化（2 2）波函数与原子轨道，几率、几率）波函数与原子轨道，几率、几率密度与电子云的意义密度与电子云的意义 价健理论局限性价健理论局限性： 无法解释分子的空间构型

36、无法解释分子的空间构型 健角健角 分子构型分子构型 H2O 104.50 V型型 CH4 109.280 正四面体型正四面体型1) 在形成分子时在形成分子时,原子中能量相近的几个原子中能量相近的几个 原子轨道重新组合而形成一组新的原原子轨道重新组合而形成一组新的原 子轨道，这子轨道，这-过程称为杂化，形成的新过程称为杂化，形成的新 轨道称为杂化轨道轨道称为杂化轨道 1. 1. 杂化轨道理论的基本要点杂化轨道理论的基本要点 4.6 杂化轨道理论杂化轨道理论 hybrid orbital杂化轨道形状一头大一头小的葫芦型杂化轨道形状一头大一头小的葫芦型。3) 轨道杂化增强原子轨道的成键能力轨道杂化增

37、强原子轨道的成键能力；2) 杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数目道数目；（最大重叠、最小斥力）（最大重叠、最小斥力）。 2.杂化类型与分子空间构型杂化类型与分子空间构型 spsp杂化杂化 2个个sp 杂化轨道杂化轨道特点：特点：sp=s/2+p/2两个两个sp 杂化轨道的夹角为杂化轨道的夹角为180+y+xy+x+-y-x=+ 直线型直线型空间构型空间构型 两个两个sp 杂化轨道的夹角为杂化轨道的夹角为1802s22p0激发2s12p1杂化sp成键Cl ClEx.形成形成BeCl2分子分子分子为分子为直线型结构直线型结构特点：特点：sp=s/2+p/2+-Cl

38、+-Cl+-杂化轨道杂化轨道Be: 1s22s2 sp2 杂化杂化2s22p1激发2s12p2杂化成键FFFsp2杂化轨道 三个三个sp2 杂化轨道的夹角为杂化轨道的夹角为120 空间构型为空间构型为; 平面三角型平面三角型 BF3 分子分子特点特点： = S/3+2p/3 sp3 杂化杂化 2s22p2激发2s12p3杂化成键HHHsp3杂化轨道H 四个四个sp3 杂化轨道的夹角为杂化轨道的夹角为10928 空间构型为空间构型为; 正四面体型正四面体型 CH4 分子分子特点：特点： = S/4+3p/4 等性杂化等性杂化: : 各个杂化轨道的形状各个杂化轨道的形状和能量完全相同。和能量完全相

39、同。 不等性杂化不等性杂化: : 参与杂化的原子轨参与杂化的原子轨道中存在孤对电子，则形成的杂化轨道中存在孤对电子，则形成的杂化轨道的形状和能量不完全相同。道的形状和能量不完全相同。判断是否等性杂化，要看各条杂化轨道的能量是否相等，不能看未参加杂化的轨道的能量。3. 等性杂化和不等性杂化等性杂化和不等性杂化2s22p3成键HHsp3杂化轨道H杂化NH3H2O2s22p4成键Hsp3杂化轨道H杂化三角锥型三角锥型V 型型1071810445参与杂化但不成键参与杂化但不成键参与杂化但不成键参与杂化但不成键氨分子的不等性氨分子的不等性sp3杂化杂化水分子的不等性水分子的不等性sp3杂化杂化 (1)(

40、1) 在形成多原子分子时，在形成多原子分子时，能量相近能量相近的原子轨的原子轨 道发生混合道发生混合, ,重新形成能量相同的杂化轨道。重新形成能量相同的杂化轨道。 杂化轨道理论小结杂化轨道理论小结 (2) (2) 杂化轨道数目与参与杂化的杂化轨道数目与参与杂化的原子轨道数目等原子轨道数目等，杂化轨道有确定的杂化轨道有确定的伸展方向伸展方向。 (3) (3) 杂化分杂化分等性杂化等性杂化和和不等性杂化不等性杂化。 (4) 杂化轨道杂化轨道成键能力增强成键能力增强。 s s成分越多，成分越多， 成键能力越强成键能力越强sp sp2 sp3 p 只能形成只能形成键键，有一定的，有一定的局限性局限性。

41、杂化类型杂化类型 轨道数轨道数 轨道夹角轨道夹角 分子构型分子构型 sp 2 180 直线型直线型 sp2 3 120 平面三角型平面三角型 sp3 4 等性等性10928 正四面体正四面体 不等性不等性10718 三角锥型三角锥型 10445 V型型4.4.轨道杂化类型与分子空间构型轨道杂化类型与分子空间构型4.7 分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键 1. 分子间力分子间力 intermolecular force van der Waals force取向力取向力(Orientation force)：诱导力诱导力(Induced force)：色散力色散力(Dispersion force)：1) 分子的极化分子的极化 非极性分子非极性分子+- = 0+-+ 极性分子极性分子+-+ 分子内正分子内正负负 电荷重心发生相对位移的过程。电荷重心发生相对位移的过程。+-+-eee瞬间偶极瞬间偶极色散力色散