北京大学《普通化学》教学资料：习题课四

习题课四2013-12-05整理课件第九章原子结构原子氢原子多电子原子原子核电子波函数(描述微观粒子运动)电子波函数角度分布图径向分布图求解四个量子数(nlmms)能级结构求解核外电子排布规则元素周期律原子半径电离能电子亲和能电负性整理课件整理课件波函数ψ薛定谔方程的解，描述微观粒子的运动状态本身没有明确的物理意义平方代表粒子在空间某点的概率密度四个量子数取值范围光谱学符号物理意义空间图像(讨论分子结构的基础)角度分布图径向分布图电子云空间分布图核外电子排布(三个原则一个图)能量最低原理Pauli不相容原理Hund规则Pauling能级近似图能级交错现象屏蔽效应钻穿效应Slater规则整理课件第十章分子与晶体结构离子键理论离子的特征离子电荷离子半径：掌握变化规律电子构型：熟悉5种类型离子键强度晶格能：掌握概念，学会用Born-Haber计算定性判断：离子半径和离子电荷离子键的性质本质：静电作用力特点：没有方向性和饱和性整理课件共价键理论经典Lewis学说共价键的概念，八隅体规则Lewis结构式的书写适用范围：简单非金属原子间形成的共价分子或离子价电子对互斥理论价键理论共价键的本质:原子轨道重叠成键要点如果A、B两个原子各有一个未成对电子，两个单电子则可以以自旋相反的方式相互配对在

两原子间形成稳定的共价单键共价键具有饱和性和方向性类型σ键π键杂化轨道理论判断分子几何构型的理论模型(ABn)掌握理论要点(价电子对数/成键电子对数/孤对电子对数)学会判断共价分子空间构型杂化轨道：若干不同类型能量相近的原子轨道重新组合成的新轨道杂化原因：形成杂化轨道后成键能力增加成键过程：激发-杂化-轨道重叠杂化轨道类型：s-p杂化/s-p-d杂化等性杂化/不等性杂化分子轨道理论整理课件离域π键表示符号：形成条件：1有相互平行的p轨道(或d轨道，或p,d轨道)2参与成键的电子数目小于轨道数目的两倍3形成离域π键的原子轨道能量应该相近等电子原理：指两个或两个以上的分子或离子，它们的原子数目相同，电子数目

也相同，常具有相似的电子结构，相似的几何构型，同时有时在性

质上也有许多相似之处。分析课本252表10-6的离域π键整理课件分子轨道理论1

在分子中电子不是属于某个特定的原子，电子不是在某个原子轨道中运动，而是在分子

轨道中运动。分子中每个电子的运动状态用相应的波函数Ψ来描述，这个Ψ称为分子轨道要点2分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合而成。组合形成的分子轨道数目与组合前

的原子轨道数目相等。这种组合是不同原子的原子轨道的线性组合，与轨道的杂化不同。轨道杂化是同一原子的不同原子轨道的线性组合。3

原子轨道线性组合成分子轨道，分子轨道中能量高宇原来原子轨道者称为反键分子轨道

能量低于原来原子轨道者称为成键分子轨道4

每个分子轨道Ψ都有相应的图像。根据线性组合方式的不同，分子轨道可分为σ轨道和

π轨道。根据分子轨道的能量的大小，可以排出分子轨道能级图头碰头肩并肩整理课件原子轨道线性组合三原则对称性匹配原则—首要原则只有对称性相同的轨道才能组合成分子轨道能量相近原则只有能量相近的原子轨道才能组合成有效的分子轨道，而且原子轨道的能量越接近越好。H1s-1312KJ/molO2p-1314KJ/molCl3p-1251KJ/molNa3s-496KJ/mol轨道最大重叠原则在符合对称性匹配的条件下，在满足能量相近原则下，原子轨道重叠的程度越大，成键效应越显著，形成的化学键越稳定。整理课件分子轨道能级图定义：把分子中各分子轨道按能量由低到高排列即为分子轨道能级图分子轨道的能量主要从光谱实验数据确定键级分子的稳定性通过键级来描述，键级越高，分子越稳定。键级为0的分子不能稳定存在。一般来说，键长随键级的增加而减小，键能随键级的增加而增大同核双原子分子O2F22s2p原子轨道能量相差大N2C22s2p能量差小电子排布仍然遵循三规则整理课件KK表示有两对电子分别处于2个原子K层的1s轨道抗磁性：无单电子顺磁性：有单电子整理课件分子的极性共价键的极性：极性共价键和非极性共价键成键原子的电负性差键的极性+空间构型极性分子/非极性分子偶极距矢量，方向从正电中心指向负电中心正负电荷中心是否重合分子间作用力取向力：固有偶极间的作用力。极性分子之间诱导力：固有偶极和诱导偶极间的作用力极性分子与非极性分子极性分子与极性分子色散力：瞬时偶极间的作用力所有分子之间主导地位分子间作用力与物质性质的关系：熔沸点、汽化热、溶解性分子间作用力的大小：分子的大小分子的极性分子的形状氢键形成：X—H…Y，X和Y为电负性较大、半径较小的非金属原子本质和特点：静电相互作用饱和性和方向性键长和键能：与X、Y原子的电负性和半径有关种类：分子内氢键和分子间氢键氢键与物质性质的关系：熔沸点、水及冰的密度、溶解度等等生物体系内非常重要整理课件晶体的结构晶体的特征：整齐的外形固定的熔点各向异性晶格和晶胞概念：点阵点、点阵、结构基元、晶格、晶胞、晶胞参数类型：简单立方、体心立方、面心立方计算：点阵点数目、晶体密度、晶胞参数等径圆球的密堆积概念：配位数、空间利用率空隙种类非密堆积：简单立方堆积、体心立方堆积密堆积：面心立方堆积、六方密堆积晶体的基本类型金属晶体离子晶体：掌握典型晶体的结构、涉及计算原子晶体分子晶体类型不同，性质差异大离子的极化作用概念：离子极化、离子极化能力、离子的变形性、附加极化作用多指阳离子多指阴离子影响离子极化的因素极化能力：离子半径、电荷、电子构型变形性：离子半径、电子构型离子极化的结果键型晶型物质性质：化合物颜色、化合物稳定性、水解性整理课件第十一章配位化合物配位化合物定义：中心原子或离子与其周围的中性或阴离子配体通过配位键形成的化合物基本概念：中心原子/离子、配体、配位数、几何结构、配位键构成：内界+外界配位原子和配位数：区别配体个数和配位数单齿配体/双齿配体/多齿配体：螯合物熟悉常见配体命名连缀词：一般原则：内外界之间先阴离子后阳离子配位单元为阳离子，阴离子为简单离子或复杂酸根时，内外界间缀以“合”或“酸”字配位单元为阴离子，则在内外界之间缀以“酸”字配位单元内：先配体后中心原子/离子。配体前用二、三、四…表示该配体个数；几种不同配体之间加“.”；配体与中心之间加“合”字，中心后面加(),内用罗马数字表示中心价态配体的先后顺序异构现象种类书写结构异构立体异构整理课件配合物的构型：由中心的杂化方式决定配位化合物的价键理论将杂化轨道理论用于配位化合物的结构和成键研究中心价层轨道的杂化内轨型配合物：(n-1)dnsnp杂化外轨型配合物：nsnpnd杂化低自旋型配合物高自旋型配合物配合物的磁性推测中心单电子数目强场配体：使中心的价电子发生重排的配体COCN-NO2-弱场配体：不能使中心价电子发生重排的配体F-Cl-

H2OFe(H2O)63+Co(CN)63-15整理课件配合物的晶体场理论晶体场中的d轨道晶体场中d轨道的分裂：八面体场和四面体场影响分裂能的因素：晶体场的对称性、中心离子的电荷数、中心原子所在的周期数

配体的影响分裂后的d轨道中电子的排布：三规则,比较电子成对能和分裂能晶体场稳定化能(CFSE)CFSE=E球-E晶=0-E晶过渡金属化合物的颜色d-d跃迁吸收蓝绿，显浅粉红色电荷迁移配位平衡整理课件BCDBBBCCA整理课件BD18181818+23d53d53d63d3CD3d84s23d105d85d8AJahn-Teller效应3d03d13d43d3n=43d33d53d43d6n=0AD整理课件波函数ψ原子轨道概率密度电子云s轨道能量降低，造成能级交错8六ⅢB直线型sp3d