第一章第一章 原子构造与键合原子构造与键合宋强宋强 副教授副教授重点与难点重点与难点1、描画原子中电子的空间位置和能量的、描画原子中电子的空间位置和能量的4个量子数。个量子数。2、核外电子排布遵照的原那么。、核外电子排布遵照的原那么。3、元素性质、原子构造和该元素在周期表中的位置三者之、元素性质、原子构造和该元素在周期表中的位置三者之 间的关系。间的关系。4、原子间结合键分类及其特点。、原子间结合键分类及其特点。1.1 原子构造原子构造一、物质的组成分子、原子、离子1、分子：能单独存在，且坚持物质化学特性的一种微粒。2、原子：化学变化中的最小微粒，是组成分子和物质的根本单元。 留意原子不是物质的最小微粒二、原子的构造1、构造：原子核质子+中子+核外电子2、特点：1电中性，质子数=核外电子数； 2体积小； 3质量主要集中在原子核内 三、原子的电子构造重点掌握三、原子的电子构造重点掌握电子云:用统计的方法判别电子在核外空间某一区域内出现的几率的大小1、原子中的一个电子的空间位置和能量用四个量子数确定：1主量子数n决议原子中电子能量以及与核的平均间隔，即表示电子所 处的量子壳层。 n=1，2，3，4； 依次命名为K、L、M、N壳层电 子 云量 子 壳 层镁的电子分布情况2轨道角动量量子数li给出电子在同一量子壳层所处的能级电子亚层取值为0，1，2，n-1例：假设n=2，那么有两个轨道角动量量子数l2=0和l2=1阐明L壳层中，根据电子能量的差别，还包含两个电子亚层li01234能级spdfg阐明：在同一量子壳层中，亚层电子的能量是按s,p,d,f,g的次序递增三、原子的电子构造重点掌握三、原子的电子构造重点掌握3磁量子数mi给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。 每个li下的磁量子数为2li+14自旋角动量量子数si反映电子不同的自旋方向规定：si为 和 ，反映电子顺时针和逆时针两种自旋方向，用“和“li01234能级spdfg轨道数13579三、原子的电子构造重点掌握三、原子的电子构造重点掌握 钠元素钠元素11个电子中每个电子的全部量子数个电子中每个电子的全部量子数 钠原子序数为11原子构造中KL、M量子壳层的电子分布情况2、核外电子的排布规律遵照的原那么：1能量最低原理：电子排布总是尽能够使体系得能量最低 电子总是先占据能量最低的壳层，排满后再进入下一壳层 KLMN 同一电子层，电子按照spdfg2泡利不相容原理：在一个原子中不能够有运动形状完全一样的两个电子 3洪德Hund定那么：在同一亚层中的各个能级中，电子的排布尽能够分占不同的能级，而且自旋方向一样；当电子排布为全充溢、半充溢或全空时，整个原子的能量最低。举例：碳、氮、氧三元素原子的电子层排布 主量子数为n的壳层，最多包容2n2个电子三、原子的电子构造重点掌握三、原子的电子构造重点掌握需留意的问题需留意的问题 当原子序数较大时，电子陈列并不总是按照规那么依次陈列的，d和f能级开场被填充时，相邻壳层的能级有重叠景象。举例：原子序数为26的铁原子 1s22s22p63s23p63d64s2 写出原子数为32、62的原子的电子排布 1s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p64d104f65s25p66s2写出原子数为24、29的原子的电子排布 7s 7p 7d 6s 6p 6d 6f 5s 5p 5d 5f 4s 4p 4d 4f 3s 3p 3d 2s 2p 1s四、元素周期表四、元素周期表1、根本概念回想元素：具有一样核电荷数的同一类原子的总称。元素周期律：元素的外层电子构造随着原子序数核中带正电荷的质子数的递增而呈周期性的变化的规律。同位素:具有一样的质子数而中子数不同的同一元素的原子。质量不同、化学性质一样2、阐明17个横行周期按原子序数递增的顺序从左至右陈列；218个纵行16族，7个主族、7个副族、1个族、1个零族，最外层的电子数一样，按电子壳层数递增的顺序从上而下陈列。3、特点：1同一周期元素：核外电子层数一样，从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐加强。2同一主族元素：从上到下电子层数增多，金属性逐渐加强，非金属性逐渐减弱。3价电子数：惰性元素、碱金属、过渡族金属写出Fe2+：1s22s22p63s23p63d6 Fe3+：1s22s22p63s23p63d5四、元素周期表四、元素周期表1.2 原子间的键合原子间的键合结合键 物理键Physical bonding 化学键Chemical bonding 氢 键Hydrogen bonding金属键Metallic bonding离子键Ionic bonding共价键Covalent bonding主价键Primary atomic bonding 次价键 Secondary atomic bonding一、金属键一、金属键1、典型金属原子的构造特点 1最外层电子数很少；2价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自在电子，构成电子云；2、定义：金属中自在电子与金属正离子之间构成的键3、金属键特点： 1电子共有化；2无饱和性、无方向性；3构成低能量密堆构造。金 属 键4、性能：良好的导电、导热性能，良好的延展性 金属变形时，由金属键结合的原子可变换相对位置，因此金属具有良好的延性 将电压作用于金属时，电子云中的电子很容易运动并传送电流 一、金属键一、金属键二、离子键二、离子键1、结合本质2、特点：1以离子而不是原子为结合单位；2正负离子相间陈列，异号离子间吸引力最大，同号离子间斥力最小； 3) 无方向性、无饱和性。3、性能：1熔点高；2质硬且脆；3导电性差。金属原子失电子带正电的正离子非金属原子得电子带负电的负离子静电引力结合离 子 键三、共价键三、共价键1、本质：由两个或多个电负性相差不大的原子间经过共用电子对而构成的化学键。2、分类：1极性键共用原子对偏于某成键原子。2非极性键共用原子位于两成键原子中间。3、特点：1具有方向性s层除外；2具有饱和性；3配位数较小，结合极为结实。共 价 键4、性能：1构造稳定；2熔点高；3质硬脆；4导电、导热才干差。共价键资料在外力作用下能够发生键的破断。因此，共价键资料是脆性的三、共价键三、共价键四、范德华力四、范德华力1、本质：由于近邻原子的相互作用引起电荷位移而构成偶极子，借助这种微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原来具有稳定的原子构造的原子或分子结合为一体的键合。2、静电力、诱导力、色散力3、特点：1无方向性和饱和性；2结合力弱范德瓦耳斯力五、氢键五、氢键1、本质：氢原子中独一的电子被其它原子所共有共价键结合，裸露的带正电荷的原子核将与近邻分子的负端相互吸引氢桥2、特点：1具有方向性和饱和性；2键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。小结小结重要概念重要概念分子、原子；分子、原子；主量子数主量子数n、轨道角量子数、轨道角量子数li、磁量子数、磁量子数mi、自旋角动量量子数、自旋角动量量子数si；能量最低原理、能量最低原理、Pauli不相容原理、不相容原理、Hund规那么；规那么；元素、元素周期表、周期、族；元素、元素周期表、周期、族；结合键、金属键、离子键、共价键、范德华力、氢键；结合键、金属键、离子键、共价键、范德华力、氢键；