现代基础化学学习教案

1、会计学1第一页，共62页。第1页/共61页第二页，共62页。 1895年在剑桥大学攻读博士学位期间直接受到汤姆森的指导 1908年获得诺贝尔化学奖 1911年根据粒子散射实验的结果提出原子的“含核模型(mxng)”，也称为“行星模型(mxng)” 1919年接替汤姆森担任卡文迪许实验室主任。第2页/共61页第三页，共62页。第3页/共61页第四页，共62页。第4页/共61页第五页，共62页。 1885年生于丹麦的哥本哈根 1911年获得(hud)博士学位 1913年结合普朗克量子论发表了长篇论文论原子构造和分子构造，创立了原子结构理论。 1922年获得(hud)诺贝尔物理奖。 卢瑟福是汤姆森六

2、位获诺贝尔奖的学生之一，而他本人又指导包括玻尔在内的十一位诺贝尔奖获得者。第5页/共61页第六页，共62页。（1）原子内电子按能级分层排布；（2）各能级间能量(nngling)是不连续的，即量子化；（3）只有电子在不同能级间产生跃迁时才有能量(nngling)的吸收或放出； 第6页/共61页第七页，共62页。 “玻尔理论”不能说明(shumng)多电子原子光谱，也不能说明(shumng)氢原子光谱的精细结构！H第7页/共61页第八页，共62页。 1926年，薛定锷在考虑实物微粒(wil)的波粒二象性的基础上，通过光学与力学的对比，提出了描述微观粒子（包括原子内的电子）运动的基本方程，即著名的薛

3、定锷方程：0)(822222222VEhmzyx 采用薛定锷方程来描述原子内电子的运动状态，即原子结构的。第8页/共61页第九页，共62页。 1680年，牛顿提出光具有(jyu)粒子性，认为光就是能做直线运动的微粒流。 1690年，惠更斯提出光具有(jyu)波动性，能解释光的干涉、衍射等现象。第9页/共61页第十页，共62页。 1905年，爱因斯坦用光子(gungz)理论成功地解释了光电效应，提出光既有粒子性，又有波动性，即光具有波粒二象性。第10页/共61页第十一页，共62页。 1924年，法国物理学家德布罗依受到光具有(jyu)波粒二象性的启发，提出了电子等实物粒子也具有(jyu)波粒二象

4、性的假设。该假设在1927年被电子衍射实验所证实。第11页/共61页第十二页，共62页。第12页/共61页第十三页，共62页。 1927年，德国科学家海森堡提出测不准原理，即对具有波粒二象性的微粒，不可能同时准确测定(cdng)它们在某瞬间的位置和速度（或动量）。第13页/共61页第十四页，共62页。0)(822222222VEhmzyx：波函数E：体系的总能量V：体系的势能m: 微粒的质量h: 普朗克常数, 其值为6.6310-34 Js第14页/共61页第十五页，共62页。0)(822222222VEhmzyx（1）坐标(zubio)变换),(zyx),(r（2）变数(binsh)分离),

5、()()()()(),(YrRrRr)(rR：径向波函数),(Y：角度波函数第15页/共61页第十六页，共62页。概率密度：电子在核外某处单位体积(tj)内出现的概率称为该处的概率密度。电子云：电子在核外各处( ch)出现的概率密度大小的形象化描绘。离核半径概率密度第16页/共61页第十七页，共62页。壳层概率(gil)= r处的概率(gil)密度 壳层体积rdr离核距离(jl)为 r 的球壳薄层示意图氢原子 1s 电子的壳层概率与离核半径的关系第17页/共61页第十八页，共62页。等密度(md)面电子云界面(jimin)图第18页/共61页第十九页，共62页。（1）主量子数（n）a. 决定电

6、子在核外出现概率最大区域(qy)离核的平均距离b. 取值范围(fnwi)：正整数，n = 1,2,3c. 代表层次：n 值12345n 值代号KLMNOd. 决定电子能量的高低：n值越大，电子能量越高。第19页/共61页第二十页，共62页。（2）角量子数（l）a. 描述(mio sh)原子轨道的不同形状，表示电子层中各个不同的电子亚层。b. 取值范围(fnwi)：l 可取 0 n-1之间的整数0123第20页/共61页第二十一页，共62页。（2）角量子数（l） n l 亚层数 原子轨道 1 0 1 s 2 0,1 2 s,p 3 0,1,2 3 s,p,d 4 0,1,2,3 4 s,p,d,

7、f第21页/共61页第二十二页，共62页。（2）角量子数（l）c. 对电子(dinz)能量有影响：n相同，l不同：l,E EnsEnpEnd E4s第33页/共61页第三十四页，共62页。 ZZ* 称为屏蔽常数，其大小可根据斯莱脱规则计算。第34页/共61页第三十五页，共62页。(1) 外组电子对内(du ni)组电子无屏蔽作用，0(2) 同组电子间会产生屏蔽作用，0.35 , 但1s轨道上二个电子间的屏蔽作用0.30。(3) (n-1)层各电子对 n 层电子的屏蔽作用 0.85 ； (n-2)以内各层电子对 n 层电子的屏蔽作用1.00。(4) 若被屏蔽的是nd 或 nf 电子，则位于其前面

8、轨道各电子对其屏蔽作用 1.00。第35页/共61页第三十六页，共62页。(1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 最外层(wi cn)电子所受到的有效核电荷 Z* = 1.00 (2) 第36页/共61页第三十七页，共62页。第37页/共61页第三十八页，共62页。鲍林近似(jn s)能级图的不足之处： 假设了不同元素的原子能级高低次序相同。实际上原子轨道的能量在很大程度上取决于原子序数(yunz xsh)。原子序数(yunz xsh)越大，原子轨道的能量一般逐渐下降。由于下降幅度不同，所以产生能级交错。具体可参考科顿能级图。因此：的3s 轨道能量 的3s 轨道能量对于19:E

9、3d E4s 对于21:E4s E3d19：1s22s22p6 3s23p64s121：1s22s22p6 3s23p63d14s2对于原子而言，当它参与成键失去电子时，先失去 4s 电子，再失去 3d 电子。第38页/共61页第三十九页，共62页。第39页/共61页第四十页，共62页。判断(pndun)失电子次序的 (n+0.4l) 经验规则:计算 3d 和 4s 的 (n+0.4l) 值： 4s E4s= 4+0.404.0 3d E3d= 3+0.423.8E4s E3d ，所以先失去 4s 电子。第40页/共61页第四十一页，共62页。1、能量(nngling)最低原理2、泡利不相容原

10、理第41页/共61页第四十二页，共62页。3、Hund规则: 在等价轨道中，电子尽可能分占不同的轨道，并且自旋(z xun)方向相同。1s22s22p6 3s23p63d54s1第42页/共61页第四十三页，共62页。(1) 电子(dinz)排布式(2) 原子轨道表示(biosh)式(3) 原子实表示式(4) 价电子构型表示式第43页/共61页第四十四页，共62页。第44页/共61页第四十五页，共62页。第45页/共61页第四十六页，共62页。归纳表1-4并和元素周期系进行比较(bjio)，可得出如下规律：a) 随核电荷增加 原子外层电子重复同样的构型 元素性质周期性变化电子层数 = 周期(z

11、huq)数（七个周期(zhuq)）b) 每一新电子层 一个新的周期对应c) 各周期中元素的数目 = 相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数.能级组1234567周期1234567元素个数 288181832 未充满第46页/共61页第四十七页，共62页。第47页/共61页第四十八页，共62页。d) 族的分类依据原子的电子(dinz)层结构，同族元素的 电子(dinz)层数不同, 但原子的最外层电子(dinz)结构相似。主族族数 = 最外层电子(dinz)总数副族族数=最外层电子数+未充满的次外层 d 电子数（VIII B有例外）e) 依电子排布特征，周期表分成五个区域。区域最外层电子构型族s区

12、ns1-2 IA, IIAp区ns2 np1-6 IIIAVIIIAd区 (n-1)d1-9 ns1-2 IIIB VIIIBds区 (n-1)d10 ns1-2 IB, IIBf 区 (n-2)f1-14(n-1)d0-2ns2 镧系,锕系第48页/共61页第四十九页，共62页。第49页/共61页第五十页，共62页。第50页/共61页第五十一页，共62页。同一短周期：Z 增大，Z* 增大显著。同一长周期：d 区元素，Z 增大，Z* 增幅较小。同族：从上到下，Z* 增幅小。第51页/共61页第五十二页，共62页。2. 原子半径(bnjng) r 的几种定义： 假设原子呈球形, 在固体中原子间相

13、互接触, 以球面(qimin)相切,则两相邻原子核间距的一半即为原子半径。i）共价半径：当非金属元素两原子以共价单键相结合时，其核间距的一半为共价半径。ii）金属半径：金属晶体可以看成由球状的金属原子堆积而成, 两金属原子核间距的一半即为金属半径。iii）范德华半径：稀有气体以范德华力结合形成单原子分子晶体, 两原子核间距的一半称为范德华半径。第52页/共61页第五十三页，共62页。同一(tngy)短周期：Z 增大，半径变小。同一长周期：d 区元素，Z 增大，半径变小的幅度小。同一族：从上到下，半径增大。镧系元素：镧系收缩，半径减小更加缓慢。第53页/共61页第五十四页，共62页。第54页/共

14、61页第五十五页，共62页。同一(tngy)元素：I1 I2 I3 同一(tngy)长周期：d 区元素，从左到右，电离能增大，增幅较小。同族：从上到下，电离能减小。同一短周期：从左到右，电离能增大。例外：B Be, O N, ?第55页/共61页第五十六页，共62页。注意(zh y)： |EA1| : F Cl ，O S 因为 F 和 O 的电子密度大。第56页/共61页第五十七页，共62页。5. 电负性i）鲍林(bo ln)电负性概念（XP） 规定氟的电负性最大，XP=4.0。以此为标准，依据热力学数据得到其它原子的电负性。ii）莫立根的电负性标度（XM）)(A21MEIXiii）阿雷德-罗

15、丘电负性标度（XA）通常采用鲍林电负性标度！第57页/共61页第五十八页，共62页。同一(tngy)周期：从左到右，电负性 增大。同一(tngy)主族：从上到下，电负性 减小。第58页/共61页第五十九页，共62页。同一周期：从左到右，金属性减弱，非金属性 增强。同一主族：从上到下，金属性 增强，非金属性减弱。第59页/共61页第六十页，共62页。i) 在单质中元素的氧化值为 0。ii) 在化合物中，氧的氧化值一般为-2；氢一般为+1；氟为-1；碱金属为+1；碱土金属为+2。iii) 在任何化合物分子中各元素氧化值的代数和为 0；在多原子离子中各元素氧化值的代数和等于该离子所带电荷数。i) CH4 和 CHCl3ii) 氧化值可以为分数。如Fe3O4第60页/共61页