無機(jī)及分析化學(xué)I(王日為)17572課件

1、無機(jī)及分析化學(xué)無機(jī)及分析化學(xué)1 1 （Inorganic and analytical chemistry） 隨處可見的溶液隨處可見的溶液第第1章章 溶液與膠體溶液與膠體清清的河流清清的河流靜靜的湖泊靜靜的湖泊浩瀚的大海浩瀚的大海注射液注射液1、溶解了哪些物質(zhì)？、溶解了哪些物質(zhì)？2、各物質(zhì)的濃度是多少？、各物質(zhì)的濃度是多少？3、具有哪些特殊性質(zhì)？、具有哪些特殊性質(zhì)？4、這些性質(zhì)受什么因素的影響？、這些性質(zhì)受什么因素的影響？5、如何從分子水平上解釋這些性質(zhì)？、如何從分子水平上解釋這些性質(zhì)？6、這些性質(zhì)的科學(xué)意義是什么？、這些性質(zhì)的科學(xué)意義是什么？第第1章章 溶液與膠體溶液與膠體 1.1 溶液組成

2、量度（溶液組成量度（濃度濃度）表示方法）表示方法一、濃度表示方法一、濃度表示方法1、物質(zhì)的量濃度、物質(zhì)的量濃度- cB cB = nB / V ( mol dm-3 或或 mol L-1 ）2、質(zhì)量摩爾濃度、質(zhì)量摩爾濃度- bB bB = nB / mA ( mol Kg-1 ) cB -某物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度某物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度 c ( H2SO4 )-硫酸的物質(zhì)的量濃度硫酸的物質(zhì)的量濃度符號說明符號說明3、質(zhì)量濃度、質(zhì)量濃度- B B= mB / V ( g cm-3 或或 g ml-1 )B與質(zhì)量密度與質(zhì)量密度不同不同 !4 、同類量之比、同類量之比(1) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) B= mB /

3、 mA+ mB(2) 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) xB=nB/nA + nB(3) 體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù) B= VB / VA + VB二、濃度換算二、濃度換算BcB; BbB ；cBbB 換算公式的推導(dǎo)換算公式的推導(dǎo)?cB =nBVmBMBV=1000VBMB V=1000BMB=BcBbB =nBmAmBMBmA=1000BMB (1000-1000B)/1000=1000BMB (1-B)=BbB1000 cBbB = - cB M B1000 cBbB請同學(xué)們自己推導(dǎo)！請同學(xué)們自己推導(dǎo)！ 1.2 稀溶液的依數(shù)性稀溶液的依數(shù)性一、溶液的飽和蒸氣壓下降一、溶液的飽和蒸氣壓下降pA*p蒸發(fā)蒸發(fā)(氣

4、氣)凝聚凝聚(液）液）1 1、p pA A* * ：定溫下，純?nèi)軇┒叵拢內(nèi)軇┑恼舭l(fā)與凝集達(dá)動態(tài)平的蒸發(fā)與凝集達(dá)動態(tài)平衡時(shí)，飽和蒸氣產(chǎn)生的衡時(shí)，飽和蒸氣產(chǎn)生的壓力。與溶劑本性及溫壓力。與溶劑本性及溫度有關(guān)。度有關(guān)。p-T p-T 關(guān)系曲線關(guān)系曲線稱飽和蒸氣壓曲線。稱飽和蒸氣壓曲線。2 2、p p：稀溶液的飽和蒸氣稀溶液的飽和蒸氣壓，壓，總是低于同溫度下總是低于同溫度下純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮骸＜內(nèi)軇┑娘柡驼魵鈮骸?、定量關(guān)系：拉烏爾定律。、定量關(guān)系：拉烏爾定律。 （1） p = pA* xA （2）p = pA* - pA* xA = pA* (1- xA) = pA*xB （3）p = k bB

5、， 推導(dǎo)如下推導(dǎo)如下： 對于稀溶液，則有對于稀溶液，則有nAnB , nA + nB nA ，因此，因此 xB=n Bn A + n Bn Bn Ap = pA*n BmA / M A= k bBbB1000 p = k bB 在一定溫度下，在一定溫度下，難揮發(fā)難揮發(fā)非電解質(zhì)非電解質(zhì)稀溶液稀溶液的蒸氣壓下降值與溶液的質(zhì)量摩爾濃度的蒸氣壓下降值與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。成正比。二、稀溶液沸點(diǎn)升高二、稀溶液沸點(diǎn)升高 1、概念、概念: 沸騰、沸騰、 沸點(diǎn)、沸點(diǎn)、正常沸點(diǎn)正常沸點(diǎn)2、相同外壓下，相對純?nèi)軇∪芤悍悬c(diǎn)上升、相同外壓下，相對純?nèi)軇?，稀溶液沸點(diǎn)上升? 3、Tb= kb bB - kb :

6、 沸點(diǎn)上升常數(shù)，與溶劑性質(zhì)有關(guān)。沸點(diǎn)上升常數(shù)，與溶劑性質(zhì)有關(guān)。三、稀溶液的凝固點(diǎn)下降三、稀溶液的凝固點(diǎn)下降1、基本概念：、基本概念：凝固與凝固點(diǎn)凝固與凝固點(diǎn)相同外壓下，相相同外壓下，相對純?nèi)軇∪軐內(nèi)軇?，稀溶液凝固點(diǎn)下降。液凝固點(diǎn)下降。2、Tf = kf bB kf為凝固點(diǎn)下降常數(shù)，與溶劑性質(zhì)有關(guān)。為凝固點(diǎn)下降常數(shù)，與溶劑性質(zhì)有關(guān)。 為什么海水比淡水更難結(jié)冰？為什么海水比淡水更難結(jié)冰？ 冬天在汽車水箱中加甘油為什么可以防止水箱冬天在汽車水箱中加甘油為什么可以防止水箱被凍裂？被凍裂？ 植物抗寒的生植物抗寒的生物學(xué)機(jī)理之一物學(xué)機(jī)理之一個(gè)方面?zhèn)€方面 雪天往路面和雪天往路面和機(jī)翼上撒鹽機(jī)翼上撒鹽四

7、、溶液的滲透壓四、溶液的滲透壓( )1 1、基本概念：半透膜、滲透現(xiàn)象、滲透壓、基本概念：半透膜、滲透現(xiàn)象、滲透壓、高（低、等）滲溶液、反滲透。高（低、等）滲溶液、反滲透。aB室室(H2O)bdcA室室(溶液溶液b)H2OH2O半透膜半透膜2、定量關(guān)系：、定量關(guān)系：V=nRT=cBRTbBRT 式中式中cB- mol L-1 ，bB-mol kg 1 T-K，R-8.314 kPa Lmol-1 K 1， -kPabB =nBmAcB1000- cBMB1000對于對于稀水溶液稀水溶液: 1，且，且cBMB/1000項(xiàng)較小，項(xiàng)較小，故認(rèn)為故認(rèn)為cBbB。3、生物學(xué)意義，植物吸收水分與養(yǎng)分、生物

8、學(xué)意義，植物吸收水分與養(yǎng)分、肥料用量、鹽堿地的利用問題、動物的肥料用量、鹽堿地的利用問題、動物的輸液等。輸液等。溶劑小分子總是從低滲溶液透過半透膜溶劑小分子總是從低滲溶液透過半透膜進(jìn)入高滲溶液。進(jìn)入高滲溶液。紅糖水紅糖水空心蘿卜空心蘿卜玻璃管玻璃管純水純水h hH2O五、依數(shù)性的相互關(guān)系及應(yīng)用五、依數(shù)性的相互關(guān)系及應(yīng)用 1 1、后三種性質(zhì)均因、后三種性質(zhì)均因溶液飽和蒸氣壓溶液飽和蒸氣壓下降下降而引起，知其一則可推算出另而引起，知其一則可推算出另外三個(gè)性質(zhì)（如何算？）。外三個(gè)性質(zhì)（如何算？）。2、非電解質(zhì)摩爾質(zhì)量的測定非電解質(zhì)摩爾質(zhì)量的測定 稱稱 mB g 溶質(zhì)溶質(zhì), 溶于溶于 mA kg溶劑中

9、，配成稀溶溶劑中，配成稀溶液，測依數(shù)性之一液，測依數(shù)性之一,如測定如測定, 因因bBRT 而而 bB=nB/mA=mB/MBmA 得得 MB= mBRT/ mA g mol-1 例 1 某含氮有機(jī)物某含氮有機(jī)物0.18 g溶于溶于12 g水中，測水中，測得其凝固點(diǎn)比純水降低了得其凝固點(diǎn)比純水降低了0.233 K，計(jì)算該，計(jì)算該化合物的摩爾質(zhì)量。化合物的摩爾質(zhì)量。解：解： 設(shè)該有機(jī)物摩爾質(zhì)量為設(shè)該有機(jī)物摩爾質(zhì)量為M，由，由Tf = kf bBm BmA M B= kf MB=k f m BTf mA kf = 1.86 K/(molkg)；mB = 0.18 gmA = 12 g=0.012kg

10、；Tf = 0.233 K該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量為該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量為129.8 g mol-1MB = k f mBTf mA =1.860.180.2330.012= 129.8 g mol-1 例例2. 278 K時(shí)，時(shí)，100ml 溶液中溶解了某種蛋白溶液中溶解了某種蛋白質(zhì)質(zhì)1.84 g，測得該溶液的滲透壓為，測得該溶液的滲透壓為533 Pa，計(jì)，計(jì)算該蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量。算該蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量。 .4.784molgmRTM/10980.533 2783141.8= = = =V 0.1解：解： MVmRTVnRT= = = （1）0.1 mol L-1 HAc （2）0.1 mol L-1

11、 NaCl （3）0.35 mol L-1蔗糖蔗糖 （4）0.1 mol L-1 CaCl2 （5）0.1 mol L-1葡萄糖葡萄糖例例3、 按飽和蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、滲按飽和蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、滲透壓由高到低的順序排列下列各溶液。透壓由高到低的順序排列下列各溶液。當(dāng)溶質(zhì)當(dāng)溶質(zhì)為電解為電解質(zhì)時(shí)質(zhì)時(shí), ,如如何處理何處理? ?解：解：在一定體積的溶液中，粒子數(shù)目越多，在一定體積的溶液中，粒子數(shù)目越多，即粒子濃度越大，沸點(diǎn)越高。電解質(zhì)的粒子即粒子濃度越大，沸點(diǎn)越高。電解質(zhì)的粒子數(shù)目較相同濃度的非電解質(zhì)多，強(qiáng)電解質(zhì)的數(shù)目較相同濃度的非電解質(zhì)多，強(qiáng)電解質(zhì)的粒子數(shù)較相同濃度的弱電解質(zhì)多，因此，粒粒

12、子數(shù)較相同濃度的弱電解質(zhì)多，因此，粒子濃度由大到小的順序?yàn)椋鹤訚舛扔纱蟮叫〉捻樞驗(yàn)椋海?）（4）（2）（1）（5），），沸點(diǎn)、滲沸點(diǎn)、滲透壓順序與此相同。飽和蒸氣壓、凝固點(diǎn)順透壓順序與此相同。飽和蒸氣壓、凝固點(diǎn)順序與此相反。序與此相反。 小小 結(jié)結(jié)1 1、各依數(shù)性產(chǎn)生原因、各依數(shù)性產(chǎn)生原因( (飽和蒸氣壓下降飽和蒸氣壓下降) )；2 2、定量公式及公式使用條件、公式的運(yùn)用；、定量公式及公式使用條件、公式的運(yùn)用；3 3、有關(guān)現(xiàn)象的解釋、有關(guān)現(xiàn)象的解釋( (依數(shù)性原理的應(yīng)用依數(shù)性原理的應(yīng)用) )。 稀溶液的依數(shù)性：稀溶液的依數(shù)性： 對于難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液來說對于難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液來說 飽和

13、蒸氣壓下降：拉烏爾定律飽和蒸氣壓下降：拉烏爾定律p = pA* xA p = pA*xB p = k bB 沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)升高 Tb= kb bB 凝固點(diǎn)下降凝固點(diǎn)下降 Tf = kf bB 滲透壓滲透壓V=nRT=cBRTbBRT 1 . 3 膠膠 體體相：相：體系中物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同且與其它部分體系中物理、化學(xué)性質(zhì)完全相同且與其它部分有明確界面分隔開來的任何均勻部分，分為單相體系有明確界面分隔開來的任何均勻部分，分為單相體系和多相體系。和多相體系。液體液體-單相體系。單相體系。液體液體+ +蒸氣蒸氣-多相體系。多相體系。液體液體+ +蒸氣蒸氣+ +錐形瓶錐形瓶-多相體系。多相體系。一、基

14、本概念一、基本概念 一組概念：一組概念：分散體系、分散質(zhì)、分散劑分散體系、分散質(zhì)、分散劑 三類分散體系：三類分散體系：(1) 真溶液真溶液(1nm)：均勻、透明、穩(wěn)定、粒子擴(kuò)均勻、透明、穩(wěn)定、粒子擴(kuò)散速率快、能透過濾紙。散速率快、能透過濾紙。-單相體系。單相體系。(2) 膠體膠體(1-100nm)：均勻、透明、亞穩(wěn)定、粒子均勻、透明、亞穩(wěn)定、粒子擴(kuò)散慢、能透過濾紙。擴(kuò)散慢、能透過濾紙。-多相體系。多相體系。(3) 粗分散系粗分散系(100nm)：不均勻、不透明、不穩(wěn)不均勻、不透明、不穩(wěn)定、粒子擴(kuò)散慢、不能透過濾紙。定、粒子擴(kuò)散慢、不能透過濾紙。-多相體系。多相體系。表面性質(zhì)之一表面性質(zhì)之一：因

15、表面分子受力與因表面分子受力與內(nèi)部分子不同，有內(nèi)部分子不同，有收縮、減小表面積收縮、減小表面積的趨勢。的趨勢。地板上的水銀球 表面性質(zhì)之二表面性質(zhì)之二 - - 吸附吸附 1 1、吸附、吸附質(zhì)、吸附劑、吸附、吸附質(zhì)、吸附劑 甘蔗汁甘蔗汁有機(jī)色素有機(jī)色素活性炭活性炭過濾過濾n FeO+mFe(OH)3Fe(OH)32 2、吸附分類、吸附分類 分子吸附：吸附質(zhì)為分子。分子吸附：吸附質(zhì)為分子。 離子吸附：（離子選擇與離子交換吸附）離子吸附：（離子選擇與離子交換吸附） FeO+ H+ Fe3+ Cl- H+ Fe3+ Cl-選擇吸附選擇吸附 離子交換吸附離子交換吸附: :吸附劑在吸附溶液中離子的同吸附劑

16、在吸附溶液中離子的同時(shí)，將自身等電量的同號離子置換到溶液中，時(shí)，將自身等電量的同號離子置換到溶液中，這種吸附稱為離子交換吸附。這種吸附稱為離子交換吸附。 離子交換劑：離子交換劑：分陽離子交換劑和陰離子交換劑。分陽離子交換劑和陰離子交換劑。nRSO3H+ + Mn+(RSO3-)nM + nH+nRCN+OH-+ Ln-(RCN+)nL + OH-3、吸附規(guī)律；相似（結(jié)構(gòu)與極性）相吸。Na+Na+ 2 NH4+NH4+NH4+2Na+Ca2+ 2 NH4+NH4+NH4+Ca2+特點(diǎn)：同號離子交換、等電荷交換、交換可逆。二、膠體的性質(zhì)二、膠體的性質(zhì)1.1.光學(xué)性質(zhì)（丁鐸爾效應(yīng)）光學(xué)性質(zhì)（丁鐸爾效

17、應(yīng)）應(yīng)用：分散體系種類的鑒別應(yīng)用：分散體系種類的鑒別光源光源聚光鏡聚光鏡分散體系分散體系 膠膠 體體丁鐸爾效應(yīng)：丁鐸爾效應(yīng)：由于溶膠的高度分散性和多由于溶膠的高度分散性和多相不均勻性相不均勻性, , 當(dāng)一束波長大于溶膠分散相粒當(dāng)一束波長大于溶膠分散相粒子尺寸的入射光照射到溶膠系統(tǒng)子尺寸的入射光照射到溶膠系統(tǒng), , 可發(fā)生散可發(fā)生散射現(xiàn)象射現(xiàn)象丁鐸爾現(xiàn)象。丁鐸爾現(xiàn)象。透透鏡鏡溶膠溶膠 丁鐸爾效應(yīng)丁鐸爾效應(yīng)光光源源 2. 2. 布朗運(yùn)動布朗運(yùn)動3. 3. 電學(xué)性質(zhì)電學(xué)性質(zhì) 膠體粒子帶電原因膠體粒子帶電原因-(-(離子選擇性吸附離子選擇性吸附) )。電泳電泳三、膠團(tuán)與膠粒結(jié)構(gòu)式三、膠團(tuán)與膠粒結(jié)構(gòu)式緩

18、慢滴加緩慢滴加KI溶液至硝酸銀溶液中直到過量。溶液至硝酸銀溶液中直到過量。 ( AgI )m nI- (n-x)K+ x- xK+ 膠膠 核核 電位離子電位離子 反離子反離子 擴(kuò)散層反離子擴(kuò)散層反離子 膠膠 粒粒 膠膠 團(tuán)團(tuán) I膠核膠核(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+吸附層吸附層膠膠粒粒 膠膠 團(tuán)團(tuán)擴(kuò)擴(kuò)散散層層寫寫 出：出：FeCl3 熱水解所得膠體的膠粒結(jié)構(gòu)式熱水解所得膠體的膠粒結(jié)構(gòu)式Fe(OH)3 m nFeO + (n-x)Cl- x+ 膠核膠核 電位離子電位離子 吸附層反離子

19、吸附層反離子 膠膠 粒粒 擴(kuò)散層吸附層ClClClClClClFeOFeOFeOFeOFeOFeOFeOFeOClClFe(OH)3m膠核膠核反離子擴(kuò)散層擴(kuò)散層膠團(tuán)膠團(tuán)ClCl)(FeOFe(OH)3xxnnxm膠粒膠粒電位離子反離子吸附層吸附層 10mL 0.1mol/L 的的 AgNO3溶液與溶液與 5mL 0.08mol/L 的的KBr反應(yīng)制備的膠體之膠粒與膠反應(yīng)制備的膠體之膠粒與膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式團(tuán)結(jié)構(gòu)式。( AgBr )m nAg + (n-x)NO3- x- x NO3- 膠核膠核 電位離子電位離子 反離子反離子 擴(kuò)散層反離擴(kuò)散層反離 膠膠 粒粒 膠膠 團(tuán)團(tuán) 四、膠體的穩(wěn)定性與聚沉四、膠體

20、的穩(wěn)定性與聚沉 1 1、穩(wěn)定的原因、穩(wěn)定的原因（1 1）膠粒荷電，因靜電作用相互排斥，阻）膠粒荷電，因靜電作用相互排斥，阻礙聚結(jié)礙聚結(jié) ；（2 2） 膠粒的膠粒的溶劑化溶劑化 ；（3 3） 布朗運(yùn)動導(dǎo)致擴(kuò)散布朗運(yùn)動導(dǎo)致擴(kuò)散 。2 2、聚沉及聚沉方法、聚沉及聚沉方法 （1 1）加入強(qiáng)電解質(zhì)：與電位離子電性）加入強(qiáng)電解質(zhì)：與電位離子電性相反的離子進(jìn)入吸附層，使膠粒荷電相反的離子進(jìn)入吸附層，使膠粒荷電量減少；爭奪溶劑分子，溶劑化膜變量減少；爭奪溶劑分子，溶劑化膜變薄而起聚沉。薄而起聚沉。 正溶膠正溶膠，強(qiáng)電解質(zhì)之，強(qiáng)電解質(zhì)之陰離子陰離子起作用；起作用； 負(fù)溶膠負(fù)溶膠，強(qiáng)電解質(zhì)之，強(qiáng)電解質(zhì)之陽離子陽離

21、子起作用；起作用； 強(qiáng)電解質(zhì)聚沉能力用強(qiáng)電解質(zhì)聚沉能力用聚沉值聚沉值表征。表征。聚沉值聚沉值：一定量的溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉所需一定量的溶膠在一定時(shí)間內(nèi)完全聚沉所需要的要的 電解質(zhì)的最低濃度電解質(zhì)的最低濃度.聚沉值越小，聚沉能力越強(qiáng)。聚沉值越小，聚沉能力越強(qiáng)。聚沉規(guī)律聚沉規(guī)律：a . 帶相反電荷的離子對溶膠的聚沉起主要作用。帶相反電荷的離子對溶膠的聚沉起主要作用。b . 離子的聚沉能力隨著離子價(jià)數(shù)的升高而顯著增加離子的聚沉能力隨著離子價(jià)數(shù)的升高而顯著增加.KCaAl23聚沉能力與聚沉能力與作用離子電荷數(shù)目及水合半徑有關(guān)作用離子電荷數(shù)目及水合半徑有關(guān)。c. c. 同價(jià)陽離子聚沉能力隨著離子同價(jià)

22、陽離子聚沉能力隨著離子水化半徑水化半徑的增的增大而減小。大而減小。離子本身半徑離子本身半徑水合離子半徑水合離子半徑水化半徑水化半徑222234MgCaSrBaOHSCNINOBrClFLiNaKNHRbCsH 討論討論: 對對Fe(OH)3膠體：氯化鈉、硫酸銨、磷酸鉀膠體：氯化鈉、硫酸銨、磷酸鉀 對硅酸膠體：堿金屬的氯化物對硅酸膠體：堿金屬的氯化物 -之聚沉值與聚沉能力的比較。之聚沉值與聚沉能力的比較。（2）溫度對聚沉的影響：）溫度對聚沉的影響：加熱能促進(jìn)溶膠聚沉。加熱能促進(jìn)溶膠聚沉。（3）相互聚沉：）相互聚沉：帶相反電荷的溶膠以一定比例帶相反電荷的溶膠以一定比例混合?；旌稀?小小 結(jié)結(jié)1 1

23、、膠體的特性；、膠體的特性；2 2、膠體的結(jié)構(gòu)（各部分分別是什么）；、膠體的結(jié)構(gòu)（各部分分別是什么）；3 3、膠體穩(wěn)定的原因及聚沉（強(qiáng)電解質(zhì)作用原理、膠體穩(wěn)定的原因及聚沉（強(qiáng)電解質(zhì)作用原理及其聚沉能力影響因素）。及其聚沉能力影響因素）。 第第2章章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系原子結(jié)構(gòu)與元素周期系第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系第第 2 章章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系原子結(jié)構(gòu)與元素周期系要點(diǎn)：要點(diǎn)：1、玻爾理論要點(diǎn)及微觀粒子的運(yùn)動特征；、玻爾理論要點(diǎn)及微觀粒子的運(yùn)動特征；2、核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述及核外電子排布、核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述及核外電子排布規(guī)律；規(guī)律；( 重點(diǎn)重點(diǎn) )3、元素周期律及周期表的有關(guān)知識。

24、、元素周期律及周期表的有關(guān)知識。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系物質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)備知識物質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)備知識物物 質(zhì)質(zhì)原原子、子、分分子子原原 子子原原子子核、核、電電子子質(zhì)質(zhì)子、子、中中子子第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 第第 1 節(jié)節(jié) 玻爾理論玻爾理論 人類認(rèn)識物質(zhì)世界簡史：人類認(rèn)識物質(zhì)世界簡史： 德謨克利特德謨克利特(原子原子)十八世紀(jì)質(zhì)量守恒定律、定組十八世紀(jì)質(zhì)量守恒定律、定組成定律、倍比定律成定律、倍比定律 1787年道爾頓的原子論年道爾頓的原子論 1811年原子分子論年原子分子論19世紀(jì)末一系列實(shí)驗(yàn)證明原子可以世紀(jì)末一系列實(shí)驗(yàn)證明原子可以再分，再分，1897年湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，提出原子模型年湯姆遜

25、發(fā)現(xiàn)電子，提出原子模型 1911年盧瑟福提出行星式原子模型年盧瑟福提出行星式原子模型普朗克量子論普朗克量子論愛因斯坦光子論愛因斯坦光子論玻爾理論玻爾理論量子力學(xué)理論。量子力學(xué)理論。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系1897湯姆遜湯姆遜陰極射線在電場與磁場中會偏轉(zhuǎn)陰極射線在電場與磁場中會偏轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)電子發(fā)現(xiàn)電子果子面包原子模型果子面包原子模型（帶正電荷小球，（帶正電荷小球，正電荷均勻分布其正電荷均勻分布其中，電子嵌在正電中，電子嵌在正電荷中）。荷中）。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系1911年盧瑟福年盧瑟福粒子大角度散粒子大角度散射現(xiàn)象射現(xiàn)象提出了有核原子模型提出了有核原子模型410.2、 434.1、 48

26、6.1、 656.3nm H、 H 、 H 、 H 一、一、氫氫原原子子光光譜譜第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系1、不連續(xù)的線狀光譜，從紅外到紫外區(qū)具、不連續(xù)的線狀光譜，從紅外到紫外區(qū)具多條特征譜線。多條特征譜線。2、從長波到短波，譜線間距離愈來愈近。、從長波到短波，譜線間距離愈來愈近。光譜特點(diǎn)：光譜特點(diǎn)：（410.2、 434.1 、486.1、 656.3nm) H 、 H 、 H 、 H 23.9 52.0 170.2 nm第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系里德堡方程式：里德堡方程式：n1 、n2為正整數(shù)；為正整數(shù)； n2 n 1 R = 3.2891015 s-1 = R （ ）12n2121n

27、第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 Plank量子論：物質(zhì)吸收或放出能量總是物質(zhì)吸收或放出能量總是一個(gè)最小能量單位（能量子）的整數(shù)倍一個(gè)最小能量單位（能量子）的整數(shù)倍 能量的不連續(xù)性。能量的不連續(xù)性。 Einstein光子論：能量以光的形式傳播時(shí)，能量以光的形式傳播時(shí)，最小單位為光量子，能量大小與光的頻率最小單位為光量子，能量大小與光的頻率成正比。成正比。E = hh6.6261034Js二、二、 玻爾理論玻爾理論第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 玻爾理論的要點(diǎn)玻爾理論的要點(diǎn)（1 1）核外電子在特定的原子軌道）核外電子在特定的原子軌道( (固定軌道固定軌道) )繞核運(yùn)動繞核運(yùn)動. . 固定軌道是指符合一

28、定條件的軌道固定軌道是指符合一定條件的軌道, , 這個(gè)條件是電子這個(gè)條件是電子的軌道角動量的軌道角動量L L只能等于只能等于h/2h/2的整數(shù)倍：的整數(shù)倍：2hnmvrL=第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系即即: En= -2.17910-18/n2 （ J ）n取正整數(shù)，說明軌道能量不連續(xù)取正整數(shù)，說明軌道能量不連續(xù)(量子化量子化)。軌道能量軌道能量: En= -13.6 /n2 （ev ）對于氫原子來說，有：對于氫原子來說，有：依此推算出：基態(tài)氫原子原子半徑依此推算出：基態(tài)氫原子原子半徑 r0=53pm氫原子的電離能：氫原子的電離能：I = 2.17910-18 6.023 1023 =1.31

29、2 106Jmol-1第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系（2）提出了定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)）提出了定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài) 核外電子在一定能量的軌道運(yùn)動，既不核外電子在一定能量的軌道運(yùn)動，既不吸收能量也不放出能量的狀態(tài)吸收能量也不放出能量的狀態(tài)(定態(tài)定態(tài))。核外電子盡可能處于基態(tài)。核外電子盡可能處于基態(tài)?；?態(tài)：態(tài)：能量最低的定態(tài)。能量最低的定態(tài)。激發(fā)態(tài)：激發(fā)態(tài)：能量高于能量高于基態(tài)基態(tài)的定態(tài)。的定態(tài)。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 光光 譜譜釋放能量釋放能量E = E2 - E1= h=hc/ =hc/E 獲得能量，獲得能量，躍遷躍遷 電子電子 基態(tài)基態(tài) E1高能態(tài)高能態(tài)(激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài))E2（3）能量的吸收

30、與發(fā)射）能量的吸收與發(fā)射第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 氫原子的電子從氫原子的電子從3、4、5、6電子層電子層2層，在層，在可見光區(qū)可見光區(qū)得得四條不連續(xù)的線狀光譜。四條不連續(xù)的線狀光譜。 n=5 n=4 n=3n=2 n=6 HHHH 第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 計(jì)算氫原子的電離能及基態(tài)氫原子半徑計(jì)算氫原子的電離能及基態(tài)氫原子半徑波爾理論的成功之處波爾理論的成功之處 解釋了解釋了 H 及及 He+、Li2+、B3+ 的原子光譜的原子光譜 說明了原子的穩(wěn)定性（基態(tài)）說明了原子的穩(wěn)定性（基態(tài)）Wave typeCalculated value/nm 656.2 486.1 434.0 410.1

31、Experimental value/nm 656.3 486.1 434.1 410.2H H H H第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 不能解釋氫原子光譜在磁場中的分裂不能解釋氫原子光譜在磁場中的分裂波爾理論的不足之處：波爾理論的不足之處： 不能解釋氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)不能解釋氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu) 不能解釋多電子原子的光譜不能解釋多電子原子的光譜原因：原因： 沒有完全突破經(jīng)典力學(xué)理論的束縛。沒有完全突破經(jīng)典力學(xué)理論的束縛。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系第第 2 節(jié)節(jié) 核外電子運(yùn)動的特殊性及運(yùn)動狀態(tài)的描述核外電子運(yùn)動的特殊性及運(yùn)動狀態(tài)的描述微觀粒子微觀粒子：質(zhì)量極小、速度極快的實(shí)物粒子質(zhì)量極小、速度

32、極快的實(shí)物粒子。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系一、波粒二象性一、波粒二象性 德布羅依預(yù)言：德布羅依預(yù)言：電子等實(shí)物粒子具有電子等實(shí)物粒子具有波粒二象性。波粒二象性。phmvh=波長波長動量動量普朗克常量，等于普朗克常量，等于6.62610-34Js質(zhì)量質(zhì)量速度速度電電子子衍衍射射實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電子運(yùn)動的波動性。電子運(yùn)動的波動性。1927， 美國美國 C. Davisson and L. Gergar第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 對于對于 m = 10 克的子彈，克的子彈，v =1.0103m.s-1，則則=6.6 10-23pm。子彈運(yùn)動的波長實(shí)在太短，測不出，故可

33、子彈運(yùn)動的波長實(shí)在太短，測不出，故可忽略其波動性忽略其波動性 。 對于對于 m = 9.1 10-31kg 克的電子，它的克的電子，它的v =1.9107m.s-1，則，則=37pm(1pm=10-12m)。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系二、二、海森堡不確定原理（測不準(zhǔn)原理）海森堡不確定原理（測不準(zhǔn)原理） 對于微觀粒子，不可能同時(shí)準(zhǔn)確測定其速率對于微觀粒子，不可能同時(shí)準(zhǔn)確測定其速率與位置（位置與動量）。與位置（位置與動量）。 x x 位置不確定量（測量誤差）位置不確定量（測量誤差） 運(yùn)動速度不確定量（測量誤差）運(yùn)動速度不確定量（測量誤差）mhxhPx44或22第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 例例1

34、: 對于一顆對于一顆 m=10 克的子彈，假定其位置精克的子彈，假定其位置精確到確到x 0.01 cm時(shí)，則其速度不確定量為：時(shí)，則其速度不確定量為：顯然對宏觀物體可同時(shí)準(zhǔn)確確定位置與速度顯然對宏觀物體可同時(shí)準(zhǔn)確確定位置與速度xmh4223341004.0101014.3410 6.62=21281032.1=sm2.64第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系速度不確定量很大（即速度測不準(zhǔn)）速度不確定量很大（即速度測不準(zhǔn)）例例2：對電子：對電子, m = 9.11 10-31 kg, 半徑半徑 r = 10-10 m，若若x至少要達(dá)到至少要達(dá)到10-11m才相對準(zhǔn)確，則其速才相對準(zhǔn)確，則其速度不確定值為

35、：度不確定值為：對于微觀粒子，其位置與速度是不能同時(shí)準(zhǔn)確對于微觀粒子，其位置與速度是不能同時(shí)準(zhǔn)確確定的。確定的。xmh42161131341029. 5101011. 914. 3410 6.62=sm2第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 可用概率和可用概率和概率密度概率密度描述電子等微觀描述電子等微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律。粒子的運(yùn)動規(guī)律。 電子的波動性是電子運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)結(jié)果電子的波動性是電子運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)結(jié)果三三、遵循概率分布規(guī)律遵循概率分布規(guī)律- -電子波的統(tǒng)計(jì)解釋電子波的統(tǒng)計(jì)解釋第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 光子光子2：電子在一微小區(qū)域里出現(xiàn)的：電子在一微小區(qū)域里出現(xiàn)的概率概率，即概率密度。，即概率密度。

36、則電子則電子 2定態(tài)電子在核外空間的概率分布規(guī)律可定態(tài)電子在核外空間的概率分布規(guī)律可用波的振幅方程（波動方程）來描述。用波的振幅方程（波動方程）來描述。四、電子云四、電子云 是個(gè)什么函數(shù)呢是個(gè)什么函數(shù)呢?第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系n 薛定諤方程薛定諤方程(1926)量子力學(xué)中描述核外電子在空間運(yùn)動的數(shù)量子力學(xué)中描述核外電子在空間運(yùn)動的數(shù)學(xué)函數(shù)式，即學(xué)函數(shù)式，即原子軌道原子軌道(波函數(shù)波函數(shù)) E軌道能量（動能與勢能總和軌道能量（動能與勢能總和 ） m 微粒質(zhì)量微粒質(zhì)量 h 普朗克常數(shù)普朗克常數(shù) (x,y,z) 波函數(shù)波函數(shù)0)(822222222=VEhmzyx第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系

37、(x,y,z) 波函數(shù)，描述核外電子的運(yùn)動狀態(tài)波函數(shù)，描述核外電子的運(yùn)動狀態(tài)的函數(shù)。的函數(shù)。也稱為原子軌道。也稱為原子軌道。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 2 2 - - 表示核外電子在表示核外電子在某一區(qū)域的概率密度。某一區(qū)域的概率密度。核外電子核外電子概率密度可概率密度可用小黑點(diǎn)的疏密形象化用小黑點(diǎn)的疏密形象化表示，稱為電子云。表示，稱為電子云。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系電子云是電子在原子核外空間概率電子云是電子在原子核外空間概率密度分布的形象描述。密度分布的形象描述。電子云圖中小黑點(diǎn)越密，概率密度越大。電子云圖中小黑點(diǎn)越密，概率密度越大。電子云圖是電子云圖是 2 2 圖像圖像不同類型軌道

38、中的電子不同類型軌道中的電子, 不同不同, ,電子云圖形也不同。電子云圖形也不同。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系y xspx y x x dxy y z x dz2 第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系波函數(shù)的徑波函數(shù)的徑向分布圖向分布圖: :單位厚度球殼單位厚度球殼內(nèi)電子出現(xiàn)的內(nèi)電子出現(xiàn)的概率隨概率隨 r 的變的變化圖。化圖。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 1s 2s 2p D(r)第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 只要知道某一電子在原子核外的哪一只要知道某一電子在原子核外的哪一個(gè)電子層、哪一個(gè)亞層、哪一個(gè)軌道、個(gè)電子層、哪一個(gè)亞層、哪一個(gè)軌道、電子的自旋方向如何，則該電子的運(yùn)動電子的自旋方向如何，則該電子

39、的運(yùn)動狀態(tài)就得以描述！狀態(tài)就得以描述！五、原子核外電子運(yùn)動狀態(tài)的量子化描述五、原子核外電子運(yùn)動狀態(tài)的量子化描述 四個(gè)量子數(shù)四個(gè)量子數(shù)第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 求解波動方程中電子運(yùn)動的合理解時(shí)，求解波動方程中電子運(yùn)動的合理解時(shí)，必須引用某些整數(shù)值的量子數(shù)（必須引用某些整數(shù)值的量子數(shù)（ n 主主量子數(shù)量子數(shù) ， l -角量子數(shù)角量子數(shù) ， mL 磁量子磁量子數(shù)，數(shù)， ms-自旋量子數(shù)自旋量子數(shù)）。）。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系1、主量子數(shù)主量子數(shù)（ n ） (1) 表示電子所處電子層、電子離核的表示電子所處電子層、電子離核的遠(yuǎn)近及電子能量的高低。遠(yuǎn)近及電子能量的高低。 （2）取值；）取值；正

40、整數(shù)正整數(shù) ， 1（K） 2 （L）3（M） 4 （N）能能 層層第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系2、角量子數(shù)（、角量子數(shù)（ l )（1）表電子所處的亞層、電子云形狀，多電子）表電子所處的亞層、電子云形狀，多電子原子中，該值還與主量子數(shù)一起決定軌道能原子中，該值還與主量子數(shù)一起決定軌道能級與電子的能量。級與電子的能量。（2） 取值：與主量子數(shù)有關(guān)，由取值：與主量子數(shù)有關(guān)，由0(n-1)（3）當(dāng)）當(dāng) l = 0，s 亞層，電子云亞層，電子云球形。球形。 l = 1，p 亞層，電子云亞層，電子云啞鈴形。啞鈴形。 l = 2，d 亞層，電子云亞層，電子云梅花瓣形梅花瓣形能級能級 各類軌道及對應(yīng)電子云圖形

41、各類軌道及對應(yīng)電子云圖形y xs+px y x +- - + + - x dxy y y xspx y x x dxy y z x dz2 z x dz2 + - 第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 電子云的角度分布圖比波函數(shù)的角度分布圖略電子云的角度分布圖比波函數(shù)的角度分布圖略“瘦瘦”些。電子云的角度分布圖沒有些。電子云的角度分布圖沒有、。 作為波函數(shù)的符號，它表示原子軌道的對稱作為波函數(shù)的符號，它表示原子軌道的對稱性，在討論化學(xué)鍵的形成時(shí)有重要價(jià)值。性，在討論化學(xué)鍵的形成時(shí)有重要價(jià)值。 波函數(shù)的角度分布圖波函數(shù)的角度分布圖有有、, , 這是根據(jù)這是根據(jù)解析式算得的，不表示電性的正負(fù)。解析式算得的

42、，不表示電性的正負(fù)。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系（4）各電子層內(nèi)的亞層及軌道類型）各電子層內(nèi)的亞層及軌道類型 K層，層，n=1，l=0（1s） L層，層，n=2，l=0（2s）、）、1（2p） M層，層，n=3，l=0（3s）、）、1（3p）、）、2（3d） N層，層，n=4，l=0（4s）、）、1（4p）、）、2（4d）、）、3（4f）第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系3、磁量子數(shù)（、磁量子數(shù)（ m L ）（1）表示各亞層軌道的空間伸展方向和）表示各亞層軌道的空間伸展方向和軌道數(shù)目。軌道數(shù)目。（2）取值：與角量子數(shù)）取值：與角量子數(shù) l 有關(guān)。有關(guān)。 取取 0、+1、-1、+2、-2.+(-) l

43、 第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系（3）各亞層內(nèi)的軌道數(shù)）各亞層內(nèi)的軌道數(shù) s 亞層，亞層，l=0，mL= 0（一條軌道）（一條軌道） p亞層，亞層，l =1，mL= 0、+1、-1（三條軌道）（三條軌道） d亞層，亞層，l=2，mL= 0、+1、-1、+2、-2（五條軌道）（五條軌道） f亞層，亞層，l=3，mL= 0、+1、-1、+2、-2、+3、-3（七條）（七條）y xs+yx+-py+-pz x z px y x +-dyz z + + - - y - + + - x dxy y - + + -z x dxz - z x dz2 + - - d x2 y2 y x + + _ _ 第2章

44、 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系4、自旋量子數(shù)（、自旋量子數(shù)（ms） 表示電子在軌道中的自旋方向，取表示電子在軌道中的自旋方向，取+1/2、-1/2。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系5、四個(gè)量子數(shù)的意義、四個(gè)量子數(shù)的意義（1） 描述電子的運(yùn)動狀態(tài)：如描述電子的運(yùn)動狀態(tài)：如3s1（3，0，0，+1/2）；）；（2）層與亞層中能容納電子的限量）層與亞層中能容納電子的限量 2n2 ；（3）核外電子的排布情況；）核外電子的排布情況；（4）核外電子分層、周期、族、區(qū)的劃分。）核外電子分層、周期、族、區(qū)的劃分。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 第第 3 節(jié)節(jié) 多電子原子核外電子排布多電子原子核外電子排布一、屏蔽效應(yīng)與鉆穿效

45、應(yīng)一、屏蔽效應(yīng)與鉆穿效應(yīng)1、屏蔽效應(yīng)、屏蔽效應(yīng) 由于其它電子對某一電子的排斥而抵消了部由于其它電子對某一電子的排斥而抵消了部分核電荷，引起有效核電荷減少，削弱了核電分核電荷，引起有效核電荷減少，削弱了核電荷對該電子的吸引，從而使某電子及其所在的荷對該電子的吸引，從而使某電子及其所在的軌道能量升高，這種作用稱為屏蔽效應(yīng)。軌道能量升高，這種作用稱為屏蔽效應(yīng)。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系1 23+3Li屏蔽效應(yīng)的大小，可屏蔽效應(yīng)的大小，可用屏蔽常數(shù)用屏蔽常數(shù)表示，表示， *=- * *為有效核電荷數(shù)，為有效核電荷數(shù)，為核電荷數(shù)。為核電荷數(shù)。E= -13.6（Z -)2/ n2（ eV）第2章 原子結(jié)

46、構(gòu)與元素周期系 E1sE2sE3sE4sE5sI2I1；電離能越；電離能越小，原子越易失去電子成為陽離子（小，原子越易失去電子成為陽離子（注意反常注意反?，F(xiàn)象現(xiàn)象）第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 例如，例如，g的第一、第二、第三電離勢分別為的第一、第二、第三電離勢分別為737.7、1450.7、7732.8 kJ/mol。顯然，。顯然，I1I2I3。這。這是由于隨著離子的正電荷增多，對電子的引力增強(qiáng)，是由于隨著離子的正電荷增多，對電子的引力增強(qiáng)，因而外層電子更難失去。因而外層電子更難失去。 電離能越小，原子就越易失去電子；電離能越電離能越小，原子就越易失去電子；電離能越大，越難失去電子。電離能的

47、大小可以表示原子失大，越難失去電子。電離能的大小可以表示原子失去電子的難易程度。通常只使用第一電離能來判斷去電子的難易程度。通常只使用第一電離能來判斷元素原子失去電子的難易程度。元素原子失去電子的難易程度。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素第一標(biāo)準(zhǔn)電離能變化趨勢元素第一標(biāo)準(zhǔn)電離能變化趨勢第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系三、電子親合能（三、電子親合能（ E ） 恒溫恒壓（恒溫恒壓（298.15K、105Pa）下，基態(tài)）下，基態(tài)氣態(tài)原子得到電子生成氣態(tài)陰離子所放出的氣態(tài)原子得到電子生成氣態(tài)陰離子所放出的能量，稱為電子親合能。能量，稱為電子親合能。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 例：氧原子的例：氧原子的E1

48、141 kJ/mol，E2780 kJ/mol，這是由于，這是由于對再結(jié)合的電子有排斥對再結(jié)合的電子有排斥作用。作用。E1的代數(shù)值越小，元素的原子得電子的的代數(shù)值越小，元素的原子得電子的能力越強(qiáng)，通常元素的非金屬性越強(qiáng)。能力越強(qiáng)，通常元素的非金屬性越強(qiáng)。 無論是在周期或族中，電子親合能的代數(shù)值無論是在周期或族中，電子親合能的代數(shù)值都隨著原子半徑的增大而增加，這是由于隨都隨著原子半徑的增大而增加，這是由于隨著原子半徑增加，核對電子的引力減小。著原子半徑增加，核對電子的引力減小。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系4 4、電負(fù)性、電負(fù)性 電離能和電子親合能電離能和電子親合能分別反映分別反映元素原子失元素原

49、子失去和得到電子的能力。為了能同時(shí)量度這兩去和得到電子的能力。為了能同時(shí)量度這兩種性質(zhì)，鮑林提出了電負(fù)性概念，定義：種性質(zhì)，鮑林提出了電負(fù)性概念，定義：電電負(fù)性是元素的原子在化學(xué)鍵中吸引共用電子負(fù)性是元素的原子在化學(xué)鍵中吸引共用電子對的能力。對的能力。 第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系 同周期元素原子從左至右隨著有效核電荷同周期元素原子從左至右隨著有效核電荷（*）的增加，原子半徑（）的增加，原子半徑（r）的減小，在）的減小，在分子中對電子的吸引力增強(qiáng)，電負(fù)性升高。分子中對電子的吸引力增強(qiáng)，電負(fù)性升高。同一主族元素從上至下，原子半徑增加，電同一主族元素從上至下，原子半徑增加，電負(fù)性減小。副族元素電負(fù)

50、性變化的規(guī)律性不負(fù)性減小。副族元素電負(fù)性變化的規(guī)律性不強(qiáng)。元素的電負(fù)性越大，表示它的原子在分強(qiáng)。元素的電負(fù)性越大，表示它的原子在分子中吸引成鍵電子的能力越強(qiáng)。子中吸引成鍵電子的能力越強(qiáng)。第2章 原子結(jié)構(gòu)與元素周期系元素電負(fù)性變化趨勢元素電負(fù)性變化趨勢第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu) 第 3 章 化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu) 第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)分子分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 分子中原子組成分子中原子組成化學(xué)鍵類型（中心問題）化學(xué)鍵類型（中心問題）分子空間結(jié)構(gòu)分子空間結(jié)構(gòu)分子間作用力分子間作用力 化 學(xué) 鍵 離子鍵 共價(jià)鍵（配位鍵為特殊共價(jià)鍵） 金屬鍵第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)第第1 1節(jié)節(jié) 離子鍵理論離子鍵理論 一、離子鍵的

51、形成一、離子鍵的形成 NaCl（g） NaCl（s） ClClClNaNaNag212Igs離解升華離子鍵：原子通過得失電子形成陰、陽離子，陰、陽離子間通過靜電作用而形成的化學(xué)鍵。12第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)二、離子鍵的本質(zhì)和特征1、離子鍵的本質(zhì)：陰陽離子靜電引力V吸引 = -q + q -40 rV排斥 = Ae-r/V總 = V吸引 +V排斥r00Vr0rV第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)2、離子鍵的強(qiáng)度晶格能（U）：標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，氣態(tài)陽離子和氣態(tài)陰離子反應(yīng)生成1mol離子晶體所放出的能量。第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)晶格能的熱力學(xué)計(jì)算方法：波恩-哈伯循環(huán)。Na(g) + Cl(g)S（升華熱）1/2D（

52、離解能）U（晶格能）Na+(g) + Cl-(g)I（電離能）+ E（電子親合能）Na(s) + 1/2Cl2(g)NaCl(s)f H（生成焓）f H = S + 1/2D + I + E + UU = f H -（ S + 1/2D + I + E ） 第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)3、離子鍵的特征 無方向性無飽和性NaCl晶格Cl-Na+第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)4、關(guān)于分子的離子性百分?jǐn)?shù) 當(dāng)形成離子鍵的兩元素電負(fù)性差 x1.7時(shí)，離子性50，百分之百的離子鍵是沒有的，離子鍵中有共價(jià)成分，共價(jià)鍵中也有離子性，只是主次不同而已。 第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu) 三、關(guān)于離子的特征三、關(guān)于離子的特征 1、

53、離子的電荷陽離子的電荷數(shù)為相應(yīng)原子失去的電子數(shù)，簡單陰離子電荷數(shù)為相應(yīng)原子獲得的電子數(shù)。2、離子半徑 核間距 d = r+ r- 第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu) 3、離子的電子構(gòu)型、離子的電子構(gòu)型 2電子構(gòu)型電子構(gòu)型, 例如例如Li、Be2 8電子構(gòu)型，電子構(gòu)型，A、A、 A 的陽離子，如的陽離子，如Al3， 18電子構(gòu)型，電子構(gòu)型，B、B 的陽離子，如的陽離子，如Zn2+ 18+2電子構(gòu)型，電子構(gòu)型，A、A、A中的重元素中的重元素 如如Pb2+ （917）不規(guī)則電子構(gòu)型，過渡金屬離子。）不規(guī)則電子構(gòu)型，過渡金屬離子。 第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)第第2節(jié)節(jié) 共價(jià)鍵理論共價(jià)鍵理論 同核雙原子分子（如同核

54、雙原子分子（如H2、2、Cl2 ）或）或電負(fù)性相差不大的原子形成分子電負(fù)性相差不大的原子形成分子(如如BeCl2、BF3、CH4)原子間靠什么力原子間靠什么力(鍵鍵)結(jié)合？結(jié)合？ 第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu) 1914年，美國化學(xué)家路易斯提出了年，美國化學(xué)家路易斯提出了“共價(jià)鍵共價(jià)鍵”的設(shè)想，認(rèn)為上述分子是的設(shè)想，認(rèn)為上述分子是通過通過共用電子對共用電子對結(jié)合成鍵的，分子形結(jié)合成鍵的，分子形成后，每個(gè)原子都達(dá)到了穩(wěn)定的希有成后，每個(gè)原子都達(dá)到了穩(wěn)定的希有氣體結(jié)構(gòu)。氣體結(jié)構(gòu)。第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu) 1927年，德國化學(xué)家海特勒和倫年，德國化學(xué)家海特勒和倫敦運(yùn)用量子力學(xué)研究敦運(yùn)用量子力學(xué)研究2的形成

55、，奠的形成，奠定了現(xiàn)代化學(xué)鍵理論的基礎(chǔ)。定了現(xiàn)代化學(xué)鍵理論的基礎(chǔ)。第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu) 一種假定是成鍵電子對局限于兩個(gè)原子之間運(yùn)動，一種假定是成鍵電子對局限于兩個(gè)原子之間運(yùn)動，稱稱“定域定域”。另一種假定是成鍵電子對在屬于整。另一種假定是成鍵電子對在屬于整個(gè)分子的區(qū)域運(yùn)動，稱個(gè)分子的區(qū)域運(yùn)動，稱“離域離域”。 定域理論的代表：定域理論的代表：19311931年鮑林建立的現(xiàn)代價(jià)鍵理論年鮑林建立的現(xiàn)代價(jià)鍵理論（法）和雜化軌道理論（法）和雜化軌道理論（HOHO法），而離域理論法），而離域理論以德國化學(xué)家洪特和美國化學(xué)家于以德國化學(xué)家洪特和美國化學(xué)家于19321932年提出的分年提出的分子軌道（法

56、）為代表。子軌道（法）為代表。兩 種 假 設(shè)第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)一、現(xiàn)代價(jià)鍵理論（一、現(xiàn)代價(jià)鍵理論（VB法）法）1 1、共價(jià)鍵的本質(zhì)、共價(jià)鍵的本質(zhì)第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)基態(tài)氫原子穩(wěn)定氫分子核間電子云密度增大第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu) 2、VB法的內(nèi)容（1）成鍵原子雙方各自提供自旋相反的單電子彼此配對成鍵。成鍵后不能再與第三個(gè)電子成鍵 (飽和性)。 Pauling L.C(1901-1994)第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)（2）原子形成分子時(shí)，未成對電子所在的原子軌道同號重疊，重疊越多，兩核間電子云密度越大，鍵越牢固，即最大重疊原理 （方向性）Clp xHHH第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)2、共價(jià)鍵的特

57、性 （1）飽和性: 一個(gè)原子有幾個(gè)未成對的電子，便只能和幾個(gè)自旋方向相反的單電子配對，形成幾個(gè)共價(jià)鍵。第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵的形成過程是 自旋方向相反的單電子配對的過程 單電子所在原子軌道重疊的過程 單電子所在原子軌道波函數(shù)疊加的過程 成鍵原子核吸引共用電子對的過程 成鍵原子核之間電子云密度增大的過程 體系釋放能量的過程第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)（2）方向性: 原子軌道盡可能沿對稱軸方向重疊，重疊程度最大，可形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)3、共價(jià)鍵的類型 （1）鍵：兩原子之單電子所在原子軌道沿鍵軸（原子核連線）以頭碰頭的方式同號重疊。ss:spx:pxpx:X2 : Cl -

58、 Cl第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)N2分子中共價(jià)鍵的軌道重疊形式？pxpzpyN的價(jià)電子層p軌道第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)如果px、 px以頭碰頭的方式則形成一個(gè)鍵頭碰頭第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)肩并肩則 py與 py、 pz與 pz如何重疊？ 第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)py pypz pz兩個(gè)原子軌道以肩并肩方式同號重疊( 2 ) 鍵第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)原子間兩種類型共價(jià)鍵的成鍵電子云空間關(guān)系第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)鍵型 重疊方式 成鍵電子云對稱情況 頭碰頭 沿鍵軸方向圓柱形對稱 肩并肩 鏡面反對稱 重疊程度 鍵能 化學(xué)活潑性

59、 大 大 不活潑 小 小 活潑（易反應(yīng)）兩類共價(jià)鍵的特性比較：第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)C CHHHHC CHHHH鍵電子云鍵電子云乙烯分子第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)二、鍵參數(shù) 1、鍵的極性相同原子成鍵，xA- xB= 0 非極性鍵。不同原子成鍵，xA- xB0 極性鍵。x1.7時(shí)，一般為離子鍵，極性共價(jià)鍵介于離子鍵與非極性共價(jià)鍵之間。第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)2、鍵能:破壞共價(jià)鍵所需能量。對于雙原子分子，鍵能是指298.15K、105Pa時(shí)使1mol氣態(tài)AB分子離解為氣態(tài)原子A和B時(shí)所需的能量，即AB的離解能D。多原子分子鍵能不同于離解能，為平均鍵能。第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)3、鍵長：分子中成鍵原

60、子核間距為鍵長， 鍵長越短，鍵越牢固。4、鍵角：鍵與鍵的夾角叫鍵角。 鍵長、鍵角可通過光譜法或衍射實(shí)驗(yàn)測定。第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)C-H鍵極性鍵鍵能為414.2kJmol-1C-H鍵長為0.110nm鍵角為10928甲烷分子第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)二、雜化軌道理論二、雜化軌道理論（HO法）法） 成功解釋了許多雙原子分子的成鍵過程及成功解釋了許多雙原子分子的成鍵過程及分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，簡單明了。但在解釋某分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，簡單明了。但在解釋某些多原子分子的形成過程及空間結(jié)構(gòu)遇到困些多原子分子的形成過程及空間結(jié)構(gòu)遇到困難。難。 VB法評述第3章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu) 甲烷分子（甲烷分子（CH4）：正