《無(wú)機(jī)化學(xué)》課程的主要內(nèi)容..ppt

1、無(wú)機(jī)化學(xué)課程的主要內(nèi)容,物 質(zhì) 的變化規(guī)律,物質(zhì)的制備與性質(zhì),物質(zhì)的形態(tài)與結(jié)構(gòu),氣液固體 原子結(jié)構(gòu) 分子結(jié)構(gòu) 晶體結(jié)構(gòu),化學(xué)熱力學(xué) 化學(xué)動(dòng)力學(xué) 酸堿平衡 沉淀平衡 氧化還原 絡(luò)合平衡,元素通論 s,ds區(qū)元素 p區(qū)元素 d區(qū)元素 f區(qū)元素,大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)補(bǔ)充教材， 大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué),參考進(jìn)度表,推薦讀物： 約翰格里賓，雙螺旋探秘量子物理學(xué)與生命 上海科技教育出版社，2001年。 John Gribbin, Insearch of the Double Helix: Quantum Physica and Life, 1985.,“生物是由無(wú)生命的分子組成的。當(dāng)這些分子被分離出來(lái)并逐個(gè)加以考察時(shí)，它們

2、符合所有描述無(wú)生命物質(zhì)行為的物理和化學(xué)定律?！?Albert Lehninger),第七章 原子結(jié)構(gòu)（1）,序言、 1 原子的基本結(jié)構(gòu) 2 原子結(jié)構(gòu)的歷史回顧 3 現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 一、氫原子光譜與Bohr模型 1 氫原子光譜及Balmer實(shí)驗(yàn)定律 2 Bohr 模型及其局限性 二、微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1 波粒二象性 2 波函數(shù)和電子云 3 四個(gè)量子數(shù) 三、波函數(shù)和電子云的空間圖象 1 電子云徑向分布圖 2 波函數(shù)角度分布圖,原子結(jié)構(gòu) Atomic Structure,歷史發(fā)展 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) (自學(xué)，普化原理和 atom-a.pdf) 基本結(jié)構(gòu),Particle Location Cha

3、rge Mass(amu) ProtonNucleus+1 1.0 Neutron Nucleus 0 1.0 ElectronAround nucleus-1 0.00055,關(guān)鍵問題： 電子排布及其與化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系,原子(Atom),電子和原子核：帶正電原子核和電子，靜電吸引。形成化學(xué)鍵時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)發(fā)生改變，原子核不變。 核的結(jié)構(gòu)：帶正電質(zhì)子和不帶電中子。質(zhì)子與中子強(qiáng)吸引作用與質(zhì)子間靜電排斥作用相對(duì)抗。Z增加，排斥作用占主導(dǎo)。穩(wěn)定存在的元素的數(shù)目有限。 同位素：質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同的原子。天然混合同位素組成元素，原子量由比例定?；瘜W(xué)性質(zhì)非常相似。 放射性：不穩(wěn)定的核因發(fā)射高能粒子而分解

4、。Z 83 (Bi)的元素都具有放射性。許多放射性同位素應(yīng)用于生化研究及醫(yī)學(xué)診斷。,實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (Balmer, Rydberg) 波數(shù) = 1/ = RH (1 / 22 1/ n2) (n = 3, 4, 5，) RH = Rydberg 常數(shù)， 為1.0967758 107 (m-1),一、氫原子光譜與Bohr模型,Bohr 模型: E = h =hc/ 波數(shù)= E/(hc )= B/(hc) (1 / n12 1/ n22) 其中， B/(hc) = 1.0973731 107 (m-1) 與RH很相近。 (原子有確定的電子軌道，軌道能量是量子化的，電子躍遷吸收或發(fā)射能量),量子化概念,

5、Bohr模型的局限性：,對(duì)多原子體系不適用，也不能解釋光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)，等等。 沒有正確描述電子的微觀狀態(tài)。,1、波粒二象性 1924，法國(guó)Louis de Broglie 能量 E = h 動(dòng)量 P = h/ E, P粒性 ， 波性 De Broglie關(guān)系 = h / P = h / (mv),二、微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,子彈，m = 2.5 10-2 Kg, v = 300 ms-1; 電子，me = 9.110-31 Kg, v = 5.910-5 ms-1; 波長(zhǎng)： 子彈 = h / (mv) = 6.610-34 / (2.5 10-2 300) = 8.8 10-35 (m) 可忽略，

6、主要表現(xiàn)為粒性。 電子 = h / (mv) = 6.610-34 / (9.1 10-31 5.910-5) = 12 10-10 (m) = 1.2 nm,例：,1927， 美國(guó)C. Davisson and L. Germar “幾率波”,電子衍射,1926年，奧地利 Schrdinger Schrdinger 方程（對(duì)于單電子體系）： 2/x2 + 2/y2 + 2/z2 + 82m/h2(E-V) = 0 其中，波函數(shù)，反映了電子的波性；m(質(zhì)量)，E(動(dòng)能)，V(勢(shì)能)，等反映了電子的粒性。,2、波函數(shù)（）和 Schrdinger方程,球坐標(biāo)：,x = r sin cos y =

7、y sin sin z = r cos (=0180, = 0360),幾率密度（ | |2 ）：電子在原子空間上某點(diǎn)附近單位微體積內(nèi)出現(xiàn)的幾率。,| |2 的物理意義： (1926年，德國(guó)， Born) | |2 值大，表明單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的幾率大，即電荷密度大；| |2 值小，表明單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的幾率小，即電荷密度小。 電子在空間的幾率分布，即| |2 在空間的分布稱“電子云”。,波函數(shù)以及常數(shù) n、 l、m,電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可由Schrdinger方程解得的波函數(shù)來(lái)描述。為得到合理解，在解Schrdinger方程中，波函數(shù)中引入了常數(shù)項(xiàng) n、 l、m、ms，其意義見后，取值范圍為：

8、n = 1, 2, 3, l = 0, 1, 2, n-1 m = 0, 1, 2, l ms = 1/2 每種波函數(shù)對(duì)應(yīng)于電子的一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通常把一種波函數(shù)稱為一個(gè)原子軌道。但這里的軌道，不是經(jīng)典力學(xué)意義上的軌道，而是服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的量子力學(xué)意義上的軌道。,3、四個(gè)量子數(shù),波函數(shù)：徑向函數(shù) 角度函數(shù) n, l, m (r, , ) = R n, l (r) Y l, m (, ) R n, l (r) :波函數(shù)的徑向部分，由n, l決定 Y l, m (, ):波函數(shù)的角度部分，由l, m決定,三、波函數(shù)()和電子云(2)的空間圖象,R n, l (r) r波函數(shù)( )徑向分布 R2 n, l (r) r電子云 ( 2)徑向密度分布 r2R2 n, l (r) r電子云 ( 2)徑向分布 (電子在離核半徑為r單位厚度的薄球殼內(nèi) 出現(xiàn)的幾率) Y l, m (, )波函數(shù)( )角度分布(+,-) Y2 l, m (, )電子云( 2)角度分布,1、 電子云徑向分布圖,r2R2 n, l (r),R2 n, l (r),電子云( 2) 徑向密度分布函數(shù)：,電子云( 2) 徑向分布函數(shù)：,電子云徑向分布函數(shù)(r2R2 n, l( r),2、波函數(shù)角度分布圖,是角度函數(shù)Y l, m (, )隨, 變化