普通化学培训幻灯片

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能量• 逐渐升高 •
• • • •
近似能级图:
7s…… 6s 4f 5d 5s 4d 5p 4s 3d 4p 3s 3p 2s 2p 1s
6p
•能量逐渐升高
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(3)洪特规则：在n和ι值都相同的等价轨道中， 电子总是尽可能分占各个轨道且自旋平行。
如2p3: ↑ ↑ ↑ 3d6有几个未成对电子？
•键
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•键
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例题:
11.根据价键理论和原子轨道重叠原则，N2的结 构为___________。
A.一个σ键,二个π键; B.三个π键;
C.三个σ键 ;
D.一个π键,二个σ键
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2.分子的极性与电偶极矩:极性分子和非极 性分子用电偶极矩µ来区别。
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2020/11/16
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3.1物质的结构与物质的状态
一.原子结构
1.核外电子的运动特性
核外电子运动具有能量量子化、波粒二象性和统计性的 特征，不能用经典牛顿力学来描述核外电子的运动状态。
2.核外电子的运动规律的描述
由于微观粒子具有波的特性，所以在量子力学中用波 函数Ψ来描述核外电子的运动状态。
n=1(1个), ι=0,m=0, Ψ(1,0,0)
n=2（4个）, ι={
n=3(9个), ι={ n=4(16个) 波函数Ψ数目＝n2
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n，ι相同的轨道称为等价轨道。 s轨道有1个等价轨道，表示为：
p轨道有3个等价轨道，表示为：
d轨道有5个等价轨道，表示为：
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②σ键：原子轨道沿两核连线，以“头碰 头”方式重叠
S-S: H - H, S-Px: H - Cl , Px-Px: Cl-Cl
Л键：原子沿两核连线以“ 肩并肩”方 式进行重叠。
如 单键 ：σ
Cl-Cl
双键 ：σ+ Л
-C= C-
三键：σ+Л + Л
N≡N
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•x
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•b
氢原子1s电子云（二维投影）
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(4)四个量子数:波函数Ψ由n,l,m三个量子数决定， 即Ψ(n,l,m)。三个量子数取值相互制约。
①主量子数n：n=1,2,3……∞, 确定原子轨道的能 量，和电子离核的远近。
②角量子数ι:ι=0,1,2……n-1(n个),确定原子轨 道的形状。 ι= 0, 1, 2, 3…… s, p, d, f…… 球形 纺锤形 梅花形 复杂
42Mo、47Ag、79Au
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(4)核外电子分布式：
原子的
原子的
电子分布式
外层电子分布式
（价电子构型）
离子的 电子分布式
离子外层 电子分布式
11Na：1s22s22p63s1
3s1
Na+:1s22s22p6
2s22p6
16S：1s22s22p63s23p4
3s23p4
29Ｃu ：1S22S22P63S23P63d104S1 3d104S1 Ｃu2＋：1S22S22P63S23P63d9 3S23P63d9
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例题
130.某元素的+2价离子的外层电子分布式为: 该元素是: C
(A)Mn (B)Cr
(C)Fe
(D)Co
1、24号基态原子的外层电子结构式正确的是（ ）
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•y •x
•s轨道投影
• P轨道投影
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•d轨道投影
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③磁量子数m: m=0 ,±1,±2……±ι (2ι+1个) ,确定原子轨道的空间取向。 ι= 0， m=0， S轨道空间取向为1； ι=1, m=0 ,±1， P轨道空间取向为3； ι=2 m=0 ,±1,±2 , d轨道空间取向为5；
µ=q.ι
q：正负电荷中心带电量； ι：正负电荷中心之间的距离。
极性分子：正负电荷中心不重合，µ>0 如： HX, H2O,,SO2,H2S,HCN等。 且极性:HF>HCl>HBr>HI
非极性分子：正负电荷中心重合，µ=0。 如:N2,H2 ,CH4, CCl4,CO2,CS2等。
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ห้องสมุดไป่ตู้
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12.某元素最外层原子轨道4S上有一个电子,其四个量子 数表达式正确的是________.
A.(4.0,1,+1/2)
B.(4,1，0,-1/2)
C.(4.0,0,+1/2)
D.(4，1,1,-1/2)
24.表示3d的诸量子数为：_______
A.n=3
ι=1
m=+1
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4)自旋量子数ms={
代表电子自身两种不同的运动状态(习惯以顺、 逆自旋两个方向形容这两种不同的运动状态）, 可用↑↑ 表示自旋平行,↑↓表示自旋反平行.
n, ι,m, ms四个量子数确定电子的一个完整的运 动状态,以Ψ（n,ι,m, ms ）表示。 例：Ψ( 1, 0, 0, + ), Ψ( 1, 0, 0, - )
(1)波函数Ψ：用空间坐标(x,y,z)来描写波的数学函数式, 以表征原子中电子的运动状态。
一个确定的波函数Ψ，称为一个原子轨道。确定电子的 一种运动状态.
(2)概率密度（几率密度）：用Ψ2表示电子在核外空间某单 位体积内出现的概率大小。
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(3)电子云：用黑点疏密的程度描述原子核外电 子的概率密度(Ψ2)分布规律的图形。黑点密的 地方，电子出现的概率密度较大，单位体积内电 子出现的机会多。 •y
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对于双原子分子:分子极性与键的极性一致. 即键是极性键,分子是极性分子;键是非极 性键,分子是非极性分子.
如： N2,H2、O2非极性分子；
HF>HCl>HBr>HI极性分子
对于多原子分子:分子是否极性不仅取决于 键的极性,而且取决于分子的空间构型(结 构对称的为非极性分子)
如： CH4, CCl4,CO2,CS2非极性分子
H2O H2S （ VIA 元
（ VA 元 素 ）素）
分子极性： 非极性
非极性
非极性
极性
极性
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•1)sp杂化:
•4Be 2s2
•
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•图5.18 sp杂化轨道
•分子空间构型为直线型，键角180° • 例如：HgCl2、BeCl2分子。
S2-:1s22s22p63s23p6
3s23p6
26Fe：1s22s22p6 3s23p63d64S2 3d64s2 Fe3+:1s22s22p63s23p63d5 3s23p63d5
24Cr： 1S22S22P63S23P63d54S1 3d54S1 Cr3＋：1S22S22P63S23P63d3 3S23P63d3
B.n=3
ι=2
m=+1
C.n=3
ι=0
m=+1
D.n=3
ι=3
m=+1
11．p2波函数角度分布形状为:
mS=-1/2 mS=+1/2 mS=-1/2 mS=+1/2
A.双球形 B.球形 C.四瓣梅花形 D.橄榄形
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3.原子核外电子分布三原则
(1)泡利不相容原理：一个原子中不可能有四个 量子数完全相同的两个电子。
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2) sp2杂化:
•5B 2s22p1
•
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•附图5.15 sp2杂化轨道
•sp2杂化轨道成键特征：键角为120°, 分子空间构型为平面正三角形。
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•如:BX3,H2C=CH2
•BCl3和CH2CH2的空间构型
洪特规则特例：当电子的分布处于全充满、半充 满或全空时，比较稳定。
全充满: p6或d10或f14 半充满: p3或d5或f7 全空: p0或d0或f0
例如: 24Cr 1S22S22P63S23P63d54S1，半充满比较稳定。 29Ｃu 1S22S22P63S23P63d104S1, 全充满比较稳定
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3.分子空间构型和杂化轨道理论
杂化轨道理论要点: 1）电子在成键原子的作用下，进行激发； 2)能级相近的原子轨道互相杂化; 3)几个轨道参加杂化,形成几个杂化轨道； 4)成键能力更强。 以此用来解释分子的空间构型。
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杂化轨道类型 SP
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20.原子序数为29的元素，其原子外层电子排布应是：
A.3d94s2
B.3d104s2 C.3d104s1 D.3d105s1
26.铁原子的价电子构型为3d64s2，在轭道图中，未配对 的电子数为：____
A.0
B.2
C.4
D.6
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(1)离子键：由正负离子的静电引力形成的化学键。 离子的外层电子构型大致有：
2电子构型; 8电子构型 ; 9—17电子构型 ; 18电子构型; （18＋2）电子构型。
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(2)共价键：分子内原子间通过共用电子对(电 子云重叠)所形成的化学键。
可用价键理论和分子轨道理论来说明。
A、2s2 B、3s23p6 C、3s23p4 D、3d54s1
3.Fe3+的外层电子分布式为_____________。
A.3d34S2 B.3d5 C.3S23P63d5 D.3S23P63d34S2
18.原子序数为25的元素,其+2价离子的外层电子分布为 ▁▁▁▁。
A. 3d34s2 B. 3d5 C. 3s23p63d5 D. 3s23p63d34s2
SP2
SP3
SP3（不等性）
空间构型 实例
直线型
平面正三形 角形
正四面体 三角锥型 V字型
BeCl2,HgCl2
,CO2，CS2， C2H2
BCl3,BF3（B，Al ， CH4,SiH4 , NH3
Ga等III A元素的 卤化物）,C2H4
CCl4 ,SiCl4 PH3, PCl3 （ IVA 元 素 ）
……
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一个原子轨道：指n、ι、m三种量子数都具有 一定数值时的一个波函数。 Ψ（n,ι,m），
例如：Ψ(1,0,0)代表基态氢原子的波函数。
n、ι、m取值合理才能确定一个存在的波 函数，亦即确定电子运动的一个轨道。
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•n、ι、m的取值与波函数关系：
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例题:
7.对原子中的电子来说，下列成套的量子数中不可能存在 的是_______。
A.(3,1,1,-1/2)
B.(2,1,-1,+1/2)
C.(3,3,0,-1/2)
D.(4,3,-3,+1/2)
9.下列量子数的组合中，哪一个是不合理的_________。
A. n=2,ι=2,m=1
一个原子轨道中只能容纳自旋方向相反的两 个电子。 表示为：↑↓
根据每层有n2个轨道，每个轨道最多能容纳 两个电子，由此可得出
每一层电子的最大容量为：2 n2。
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(2)最低能量原理：电子总是尽先占据能量 最低的轨道。
电子依据近似能级图由低到高依次排布。
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3)等性sp3杂化:
•等性杂化：各个杂化轨道所含成分完全相同。
•6C 2s22p2
•
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(5)原子、离子的电子式及分子结构式 电子式:在元素符号周围用小黑点(或×)来表示原子或离子的
最外层电子的式子。例如: H. Na. .Mg. .Ca. :C: 分子结构式：用“—”代表一对共用电子对的分子式。例如: N≡N，O=C=O，Cl-Cl ，H—Cl
二.化学键和分子结构
1.化学键：分子或晶体中相邻的原子（离子）之间的强烈的相 互作用。化学键一般分为离子键、共价键和金属键。
B. n=2, ι=1,m=0
C. n=3, ι=2,m=－1
D. n=3, ι=0,m=0
19.量子力学中的一个原子轨道是指_________。
A.与波尔理论相同的原子轨道
B.n具有一定数值时的一个波函数
C.n、ι、m三种量子数都具有一定数值时的一个波函数
D. ι、m二种量子数都具有一定数值时的一个波函数
①价键理论要点：价键理论认为典型的共价键 是在非金属单质或电负性相差不大的原子之 间通过电子的相互配对(共用电子对)而形成。 原子中一个未成对电子只能和另一个原子中 自旋相反的一个电子配对成键，且成键时原 子轨道要对称性匹配,并实现最大程度的重 叠。所以共价键具有饱和性和方向性。
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