化学结构分析讲义

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结构化学实验讲义20110905

5．磁化率的测量测定磁化率的方法很多，有兴趣者可参考［2］。本实验采用古埃天平测定物质的 XM 。本实验的装置图如图三所示。将圆柱形样品物质悬挂在天平的一个臂上，使样品的底部处于电磁铁的中心，即磁场强度最强处。样 ... . . ... ..... 品应足够长，使其上端顶部的磁场为零。这样圆柱形 . ... . . . . ... .. 样品就处在一不均匀的磁场中，沿样品轴心方向 Z ， .... ....
由于 S = n /2，n 为未成对电子数，则：
(7)
μ P S = β n (n + 2)
(8)
由(4)可知当 J ≠0 时，通常因∣μ P∣＞＞∣μ D ∣，∴μ ≈μ P 。磁矩和磁场的相互作用能为 E = － ( μ · H )＜0，所以μ和外磁场 H“同向” （即它们之间的夹角小于π /2），也就是μ P 和 H “同向” 。所以 J≠0 时的物质为顺磁性物质，它具有一个不等于零的永久磁矩。当 J = 0 时，μ P = 0 μ D ≠0，μ D 和 H “反向” （即它们之间的夹角大于 π /2），该物质为逆磁性物质，它无永久磁矩，但在外磁场的作用下会感应出一个和 H “反向”的诱导磁矩。对于顺磁性物质，也存在和外磁场“反向”的诱导磁矩（因 ri 2 ≠0）。只不过由于∣μ P∣＞＞∣μ D∣，它的逆磁性被顺磁性掩盖了。 3．磁矩和磁化率由于热运动，原子或分子的磁矩μ P 指向各个方向的几率相等，所以由大量原子分子所组成的体系的平均磁矩为零。但在外磁场中，原子分子的磁矩会顺着磁场方向取向。（即有较多的原子分子的μ P 顺着 H 的方向排列）而热运动会扰乱这种取向。当达到热力学平衡时，由大量原子分子组成的体系具有不为零的平均磁矩。显然平均磁矩随外磁场的增大而增大，随温度的升高而减小。可以根据坡尔兹曼分布定律计算平均磁矩μ P。

2021-2022学年高二化学物质结构与性质——全面剖析大π键讲义

全面剖析大π键【方法与规律】1、大π键的定义在多原子分子中，如有相互平行的p轨道，它们连贯地“肩并肩”地重叠在一起构成一个整体，p电子在多个原子间运动形成π型化学键，这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键或共轭大π键2、大π键的形成条件(1)所有参与形成离域π键的原子在同一平面上，因此中心原子采取sp2杂化或sp杂化(2)参与形成离域π键的原子都必须提供一个或两个相互平行的p轨道(3)形成离域π键的p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍3、大π键表示方法：nmπ，m为原子个数，n为共用电子个数，m≤2n如：43π指平行于p轨道的数目有3个(一般粒子有几个原子，就是几个p轨道)，平行p轨道里的电子数为44、m和n的计算方法(1)ABn型的分子或离子【方法一】①m为原子个数：一般粒子有几个原子，就是几个p轨道，如：SO2有3个原子形成π键，则m=3②n值的计算a．分析出参与形成离域π键的每个原子形成几个σ键b．形成σ键后，若只有一个成单电子，则该电子参与形成大π键，若没有成单电子，则最多有一对孤对电子参与形成大π键物质分析方法大π键SO2S、O原子的电子式分别为：、，中心原子S采取sp2杂化，形成2个σ键，还有4个电子即2对孤对电子，S原子最多提供1对孤对电子形成大π键，O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则两个O原子的单电子参与形成大π键，故n=2+2×1=4，因此SO2大π键为43π43πO3O原子的电子式分别为：，中心原子O采取sp2杂化，形成2个σ键，还有4个电子即2对孤对电子，中心O原子最多提供1对孤对电子形成大π键，配位O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则两个O原子的单电子参与形成大π键，故n=2+2×1=4，因此O3大π键为43π43πNO2－N、O原子的电子式分别为：、，中心原子N采取sp2杂化，形成2个σ键，还有3个电子则有1个单电子，中心N原子最多提供1个单电子形成大π键，配位O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则两个O原子的单电子参与形成大π键，由于带一个单位的负电荷，也要参与形成大π键，故n=1+1+2×1=4，因此NO2－大π键为43π43π规律①若微粒互为等电子体，则大π键是相同的；②若为离子，n的数值遵循“阴加阳减”CO2C、O原子的电子式分别为：、，中心原子C采取sp杂化，形成2个σ键，还有2个电子即1对孤对电子，中心C原子最多提供1对孤对电子形成大π键，O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则两个O原子的单电子参与形成大π键，由于带一个单位的负电荷，也要参与形成大π键，故n=2+2×1=4，因此CO2大π键为43π43π同理SCN—、NO2+、N3—互为等电子体，则大π键是相同的，大π键为43π物质分析方法大π键CO32—C、O原子的电子式分别为：、，中心原子C采取sp2杂化，形成3个σ键，还有1个单电子，中心C原子最多提供1个单电子形成大π键，O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则3个O原子的单电子参与形成大π键，由于带2个单位的负电荷，也要参与形成大π键，故n=1+2+3×1=6，因此CO32—大π键为64π64π同理NO3—、SO3互为等电子体，则大π键是相同的，大π键为64π【方法二】①m为原子个数：一般粒子有几个原子，就是几个p轨道，如：SO2有3个原子形成π键，则m=3②n值的计算(3个部位加起来的总和)a．中心原子=中心原子价电子数－形成σ键所提供的电子总数－孤电子数b．成键原子=成单电子数总和c．外界：阴阳离子，遵循“阴加阳减”物质分析方法大π键SO2①S的杂化：sp2②形成大π键的p轨道电子总数a．中心S原子=中心原子价电子数－形成σ键所提供的电子总数－孤电子数=6－2×1－2=2b．成键原子=2×1=2c．外界：0n=2+2=4，因此SO2大π键为43π43πNO2+①N的杂化：sp②形成大π键的p轨道电子总数a．中心N原子=中心原子价电子数－形成σ键所提供的电子总数－孤电子数=5－2×1－0=3b．成键原子=2×1=2c．外界：－1n=3+2－1=4，因此NO2+大π键为43π43πSO3①S的杂化：sp2②形成大π键的p轨道电子总数a．中心S原子=中心原子价电子数－形成σ键所提供的电子总数－孤电子数=6－3×1－0=3b．成键原子=3×1=3c．外界：0n=3+3=6，因此SO3大π键为64π64πNO3—①N的杂化：sp2②形成大π键的p轨道电子总数a．中心N原子=中心原子价电子数－形成σ键所提供的电子总数－孤电子数=5－3×1－0=264πb ．成键原子=3×1=3 c．外界：1n=2+3+1=6，因此NO3—大π键为64π【方法三】①m为原子个数：一般粒子有几个原子，就是几个p轨道，如：SO2有3个原子形成π键，则m=3②n值的计算a．先计算微粒的总价电子数(a)b．计算原子之间的σ键，一对σ键存在2个电子(b)c．中心原子的孤对电子数(c)d．外围原子的价层电子中的孤对电子数，如:O原子为2s、2p中各有1对，共4个电子(d)③n=a－b－c－d物质分析方法大π键SO2总价电子数a=6+6×2=18σ键电子数b=2×2=4中心原子的孤对电子数c=2外围原子的价层电子中的孤对电子数d=2×4=8n=a－b－c－d=18－4－2－8=4，因此SO2大π键为43π43πNO2+总价电子数a=5+6×2－1=16σ键电子数b=2×2=4中心原子的孤对电子数c=0外围原子的价层电子中的孤对电子数d=2×4=8n=a－b－c－d=16－4－0－8=4，因此NO2+大π键为43π43πSO3总价电子数a=6+6×3=24σ键电子数b=3×2=6中心原子的孤对电子数c=0外围原子的价层电子中的孤对电子数d=3×4=12n=a－b－c－d=24－6－0－12=6，因此SO2大π键为64π64πNO3—总价电子数a=5+6×3+1=24σ键电子数b=3×2=6中心原子的孤对电子数c=0外围原子的价层电子中的孤对电子数d=3×4=12n=a－b－c－d=24－6－0－12=6，因此NO3—大π键为64π64π(2)多个中心原子(AmBn)型的分子或离子——用方法一①m为原子个数：一般粒子有几个原子，就是几个p轨道，如：SO2有3个原子形成π键，则m=3②n值的计算a．分析出参与形成离域π键的每个原子形成几个σ键b．形成σ键后，若只有一个成单电子，则该电子参与形成大π键，若没有成单电子，则最多有一对孤对电子参与形成大π键物质分析方法大π键C原子的电子式为：，每个C原子采取sp2杂化，形成3个σ键，每C原子有1个成单电子，该单电子参与形成大π键，因此其大π键为66π66πC、N原子的电子式为：、，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每C原子有1个成单电子，该单电子参与形成大π键，N原子形成2个σ键，还有3个电子，有一个成单电子参与形成大π键，所以n=5×1+1=6，因此其大π键为66π66π物质分析方法大π键C、N原子的电子式为：、，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每C原子有1个成单电子，该单电子参与形成大π键，N原子形成3个σ键，还有1对孤对电子，这对孤对电子一定参与形成大π键，所以n=4×1+2=6，因此其大π键为65π65πC、N原子的电子式为：、，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每C原子有1个成单电子，该单电子参与形成大π键，1号N原子形成3个σ键，还有1对孤对电子，这对孤对电子一定参与形成大π键，2号N原子形成2个σ键，还有3个电子，则有一个成单电子参与形成大π键，所以n=3×1+2+1=6，因此其大π键为65π65πC、O原子的电子式为：、，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每C原子有1个成单电子，该单电子参与形成大π键，O原子形成2个σ键，还有4个电子即2对孤对电子，O原子最多提供1对孤对电子形成大π键，所以n=4×1+2=6，因此其大π键为65π65πC、S原子的电子式为：、，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每C原子有1个成单电子，该单电子参与形成大π键，S原子形成2个σ键，还有4个电子即2对孤对电子，S原子最多提供1对孤对电子形成大π键，所以n=4×1+2=6，因此其大π键为65π65πC、Se原子的电子式为：、，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每C原子有1个成单电子，该单电子参与形成大π键，Se原子形成2个σ键，还有4个电子即2对孤对电子，Se原子最多提供1对孤对电子形成大π键，所以n=4×1+2=6，因此其大π键为65π65πC原子的电子式为：，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每C原子有1个成单电子，该单电子参与形成大π键，所以n=4×1=4，因此其大π键为44π44π。

结构化学讲义教案6配位化合物的结构和性质

第六章配位化合物的结构和性质教学目的：通过学习，使学生对配位化合物的三大化学键理论（价键理论、晶体场理论、分子轨道理论）有所了解，并能够运用合适的理论对常见配合物的结构和性质进行理论分析和解释。

教学重点：1．晶体场理论；2．姜－泰勒效应；3．分子轨道理论。

引言：配位化合物简称配合物，又叫络合物，是一类含有中心金属原子（离子）(M)和若干配体(L) 的化合物（MLn）。

中心原子通常是过渡金属元素的原子或离子，具有空的价轨道；而配体则有一对或多对孤对电子。

在广泛的化学实践和量子化学巨大发展的基础上，提出了各种解释中心原子和配体之间化学键本质的理论，主要有价键理论、晶体场理论和分子轨道理论第一节价键理论1928年Pauling把杂化轨道理论应用到配合物中，提出了配合物的价键理论。

一、理论要点：配体的配位原子提供孤对电子进入中心原子(或离子)的空的杂化轨道形成配位键；配位键可分为电价配键和共价配键两种，相应的配合物叫做电价配合物和共价配合物。

二、杂化轨道与空间构型三、电价配键和共价配键1、电价配合物中心离子的电子层结构和自由离子的一样，它与配体是以静电作用力结合在一起，常采用spd外轨道杂化，形成高自旋配合物。

电价配合物特点：配体往往电负性大，不易给出孤电子对，中心离子的结构不发生变化。

配合物中配位键共价性较弱，离子性较强；键能小，不稳定，在水中易分解简单粒子；2、共价配合物中心离子腾出内层能量较低的空d轨道，进行dsp内轨道杂化，接受配体的孤对电子，形成低自旋共价配合物。

共价配合物特点：配体往往电负性较小，较易给出孤电子对，对中心离子的影响较大，使其结构发生变化。

配合物中配位键共价性较强，离子性较弱；由于(n-1)d轨道比nd轨道能量低，所以一般共价配合物比电价配合物稳定，在水溶液中不易解离为简单离子。

3．实验测定：通过测定络合物的磁化率,可判断中央离子与配体间化学键性质kTN x A 32μμ=, )()(反顺O M x x x +=μ磁矩cn ehn n e B B πμμμ4,)2(=+=(玻尔磁子) n 未成对电子数有摩尔磁化率X m 可计算络合物的磁矩μ,由μ可估算出n(未成对电子数),从而可判断此络合物是电价配键,或共价配键。

《有机化合物的结构》讲义

《有机化合物的结构》讲义一、引言有机化合物是我们生活中无处不在的物质，从我们吃的食物到穿的衣物，从药物到塑料，有机化合物在各个领域都发挥着重要作用。

要深入理解有机化合物的性质和反应，首先需要了解它们的结构。

二、有机化合物结构的基本概念1、原子的成键方式在有机化合物中，碳原子通常形成四个共价键。

其他常见的原子如氢形成一个共价键，氧形成两个共价键，氮形成三个共价键。

这些共价键的形成方式和数量决定了分子的结构和形状。

2、化学键的类型（1）σ键是由原子轨道沿着键轴方向“头碰头”重叠形成的。

这种键比较稳定，可以自由旋转。

（2）π键由原子轨道“肩并肩”重叠形成。

π键不如σ键稳定，不能自由旋转。

3、官能团官能团是决定有机化合物化学性质的原子或原子团。

常见的官能团有羟基（OH）、羧基（COOH）、醛基（CHO）、酮基（＞C=O）等。

三、有机化合物的结构表示方法1、结构式用线条表示共价键，将原子连接起来，清晰地展示分子中原子的连接顺序和方式。

2、结构简式省略一些单键，突出官能团，更简洁地表示分子结构。

3、键线式只画出碳骨架和官能团，省略碳原子和氢原子。

4、空间结构（1）甲烷的正四面体结构碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于四面体的四个顶点。

（2）乙烯的平面结构乙烯分子中的碳原子和氢原子都在同一平面上。

（3）乙炔的直线结构乙炔分子中的碳原子和氢原子在同一条直线上。

四、同分异构体1、定义具有相同分子式但结构不同的化合物。

2、分类（1）碳链异构由于碳原子的连接顺序不同而产生的异构现象。

（2）位置异构官能团在碳链上的位置不同而产生的异构现象。

（3）官能团异构分子中官能团不同而产生的异构现象。

3、同分异构体的书写方法（1）先写出最长的碳链。

（2）依次减少一个碳原子作为支链，位置由心到边。

（3）官能团位置移动。

五、有机化合物结构与性质的关系1、官能团决定性质不同的官能团具有不同的化学性质，如羟基能发生酯化反应，醛基能发生氧化和还原反应。

初三化学2原子结构讲义

第三单元物质构成的奥秘课题2原子的结构原子和原子核的结构示意图a、原子是由居于原子中心的带正电的和带负电的两部分组成。

b、在原子中：一个质子带一个单位，一个电子带一个单位，中子。

C、在原子中，电子的质量很小，只有质子和中子质量的1 / 1836,故原子的质量主要集中在d、每一个原子只有一个原子核,的多少决定了原子的种类，所以同一类的原子中，其核内的一定相同。

e、原子中，核电荷数==问题：1、原子对外不显电性的原因是什么？2、为什么原子的质量主要集中在原子核上总结:1）原子的构成情况：核外电子（在核外作高速的无规则的运动）广原子 Y 「质子' 原子核士1（居于原子中央）昌工I中子注意：构成原子的粒子有三种：质子、中子、电子。

但并不是所有的原子都是由这三种粒子构成的。

如有一种氢原子中只有质子和电子，没有中子。

b、电性关系不带电的微粒：中子、原子（分子）；带负电荷的微粒：电子；带正电荷的微粒：原子核、质子c、电量关系：核电荷数=质子数（原因是中子不带电）；质子数=电子数（原因是原子不带电）所以在原子中：核电荷数二质子数=电子数注意：在原子中，原子核所带的正电荷数（核电荷数）就是质子所带的电荷数（中子不带电），而每个质子带1个单位正电荷，因此，核电荷数二质子数，由于原子核内质于数与核外电子数相等，所以在原子中核电荷数=质子数=核外电子数。

2）原子的性质：a.都很小；b.原子之间存在；c.原子总在不断。

1.原子核外电子的排布原子结构示意图：钠原子的原子结构示意图、事（+11）2 8 1—>Y 777I ----- >在化学反应中，金属原子易电子，非金属原子易电子；稀有气体原子电子。

决定了原子的化学性质。

离子形成：原子失去电子后，变成带正电荷的,得到电子后，变成带负电荷的离子是构成物质的一种基本微粒，例如食盐是由离子构成的。

注意：原子得失电子后，核外电子数一定改变，而质子数不变。

观察1---18号元素的原子结构示意图，探究元素周期表编排的规律。

结构化学-第1章讲义

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4
二课程内容对象主要理论工具
章节
原子量子力学
分子点群理论共价键理论
第一章量子力学第二章原子结构
第三章分子对称性第四章双原子分子第五章多原子分子
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对象主要理论工具
章节
络合物配位场理论第六章配位化合物
晶体点阵结构理论第七章晶体结构密堆积原理第八章晶体材料
献有发明了微积分，发现了万有引力定律和经典力学等等，被誉为人类历
史上最伟大，最有影响力的科学家。为了纪念牛顿在经典力学方面的杰出
成就，“牛顿”后来成为衡量力的大小的物理单位。
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2. Maxwell电磁场理论
波函数描述运动状态：
单色平面波 (x,t) Acos(x t)
(λ为波长，ν为频率)
这些振子的能量只能取某些基本能量单位的整数倍，基本能量单位和频率成正比——
h E n n h （n=1, 2, 3…）
Planck 常数：h=6.626× 10-34 J·s
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振子在吸收或者发射电磁波时，只能从某一个特定状态过渡到另一个特定状态，
E(v,T
)dv
8v2k
维恩公式只适用于短波部分;
瑞利-金斯公式则只适用于长波部分,它在短波部分引出了 “紫外灾变”，即波长变短时辐射的能量密度趋于无穷大,而不象实验结果那样趋于零。
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Planck 量子论
1900年12月14日，普朗克公布了他对黑体辐射的研究成果。
提出假设：黑体辐射的是带电的谐振子。
结构化学

湖南大学结构化学讲义第一章

35
结构化学
1993 年，M. F. Crommie 等人用扫描隧道显微镜技术，把蒸发到Cu（111）表面上的48 个Fe 原子排列成了半径为7.13nm 的圆环形“量子栅栏（Quantum Corral）”。在量子栅栏内，受到 Fe 原子散射的电子波与入射的电子波发生干涉而形成同心圆
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结驻构波化学，直观地显示了电子的波动性。
结构化学黑体辐射----经典的理论解
L. Rayleigh（瑞利）7 1911年Nobel物理奖
Rayleigh－Jeans方程
1900年6月，Rayleigh和Jeans从经典的电磁理论出发推导出黑体辐射的数学表达式：
dEV
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(
)
d
8kT
1
4
d
近似地按简谐振动处理，可连续改变振动状态，发射
理或吸收电磁波。论平衡时，空腔内形成驻波，驻波的个数与频率的平方要成正比。点驻波的振幅和能量可以连续地变化，每个驻波具有相
5
(2)黑体辐射实
high
Frequency,
low
黑体辐射实验的结论是：随着温度升高，辐射总能量急剧增加，最大强度蓝移。
黑体在热辐射达到平衡时，
结辐构射化能学量Er 随频率ν的变化曲线
6
(3) 基于经典物理理论的解
不少物理学家，如Wien（1864～1928，德）、 Rayleigh（1842～1919，英）和Jeans（1877～ 1946，英）试图用经典热力学和统计力学理论来解释这种现象，从理论上推导出符合实验曲线的函数表达式，但都不能得到满意的结果。
25
结构化学
光是一种电磁波
1856年，Maxwell建立电磁场理论，预言了电磁波的存在。理论计算出电磁波以3×108m/s的速度在真空中传播，与光速度相同，所以人们认为光也是电磁波。 1888年，Hertz探测到电磁波。光作为电磁波的一部分，在理论上和实验上就完全确定了。

结构化学讲义

第一章量子力学基础和原子结构第1节量子力学建立的实验和理论背景㈠黑体辐射问题和普朗克的量子假说 1. 黑体辐射问题黑体可以吸收全部的外来辐射，同时黑体在所有温度下不断地向外辐射电磁波。

在试图对黑体辐射的能量分布曲线进行理论解释时，人们发现，在经典物理的范畴内无法解决这个问题。

2. 普朗克的量子假说为解释黑体辐射问题，普朗克假设：能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。

而经典物理则认为：一切自然的过程都是连续不断的。

①把黑体看作是由不同频率的谐振子组成。

(谐振子是进行简谐运动的振子，其运动可用正弦或余弦函数描述)②谐振子的能量具有最小单位ε0，称为能量子(后称为量子)，00νεh =其中，h =6.626×10-34 J ⋅s 称为普朗克常数；ν0是谐振子的振动频率。

③谐振子的能量E 只能是最小单位ε 0的整数倍，而不能是其它值，...,,n n E 3210==ε④谐振子吸收或发射能量时，能量的变化为()()01201212νε∆h n n n n E E E --=-=＝即，能量的吸收和发射不是连续的，必须以量子的整数倍一份一份的进行。

所谓量子化是指物理量不连续变化。

㈡光电效应和爱因斯坦的光量子论 1. 光电效应光电效应是指，光照在金属表面上时，金属中的电子从光获得足够的能量而逸出金属表面的现象。

从金属表面逸出的电子称为光电子，由光电子形成的电流称为光电流。

2. 光电效应的实验事实①对于特定的金属，入射光的频率ν必须大于某个特定值ν0，电子才能逸出，ν0称为临阈频率。

即，电子是否逸出决定于光的频率，与强度无关。

②对于ν>ν0的入射光，一经照射，电子立即逸出，没有时间上的延迟。

即，没有能量的积累过程。

③逸出电子的动能随光的频率而增加，与光的强度无关。

④光的强度越大，逸出的电子越多。

即，逸出电子的数量，决定于光的强度，与频率无关。

3. 经典电磁理论的困难按照经典电磁理论：⑴光是电磁波，其能量由波的强度决定，光的强度越大，光电子的动能应该越大；⑵电子吸收光的能量是一个连续积累的过程，低强度的光长时间照射应该能使光电子逸出；⑶频率越高，振动就越频繁，应该使更多的电子逸出。

高考化学讲义分子结构与性质(含解析)3

目夺市安危阳光实验学校第二节分子结构与性质1.了解共价键的形式，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。

(中频)2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp 2、sp3)，能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构。

(高频)3.了解化学键和分子间作用力的区别。

4.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含氢键的物质。

(中频)共价键和配位键1．共价键(1)共价键的本质与特征共价键的本质是原子之间形成共用电子对；共价键具有方向性和饱和性的基本特征。

(2)共价键种类根据形成共价键的原子轨道重叠方式可分为σ键和π键。

σ键强度比π键强度大。

(3)键参数①键参数对分子性质的影响②键参数与分子稳定性的关系键能越大，键长越短，分子越稳定。

2．配位键及配合物(1)配位键由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键。

(2)配位键的表示方法如A→B：A表示提供孤电子对的原子，B表示接受共用电子对的原子。

(3)配位化合物①组成：②形成条件：⎩⎪⎨⎪⎧配位体有孤电子对⎩⎪⎨⎪⎧中性分子：如H2O、NH3和CO等。

离子：如F－、Cl－、CN－等。

中心原子有空轨道：如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。

分子的立体结构1．用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型(1)用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。

a为中心原子的价电子数，x为与中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。

(2)价层电子对互斥理论与分子构型：电子对数σ键电子对数孤电子对数电子对空间构型分子空间构型实例2 2 0 直线形直线形CO233 0三角形三角形BF32 1 角形SO244 0四面体形正四面体形CH43 1 三角锥形NH32 2 V形H2O2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间构型实例 sp 2 180° 直线形 BeCl 2 sp 23 120° 三角形 BF 3 sp 34109°28′四面体形CH 43.等电子原理原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征和立体结构，许多性质相似，如N 2与CO ，O 3与SO 2，N 2O 与CO 2、CH 4与NH ＋4等。

高中化学竞赛讲义《物质结构》

物质结构一、核外电子的运动状态1．电子层（1）电离能：从气态原子（或气态阳离子）中去掉电子，把它变成气态阳离子（或更高价气态阳离子），需要克服核电荷的引力而消耗的能量。

符号：I单位：电子伏特（是一个电子在真空中通过1伏特电位差所获得的动能，它是一种描述微观粒子运动的能量单位。

1电子伏特＝1.6022×10－19 J）注：从元素的气态原子去掉一个电子成为＋1价气态阳离子所需要消耗的能量，称为第一电离能（I1）；依次类推。

可得：①I1< I2< I3< I4< I5②分析Li，原子核外有3电子。

I3比I2增大不到一倍，但I2比I1却增大了十几倍。

说明这3电子分两组，两组能量有差异。

I1比I2、I3小得多，说明有一个电子能量较高，在离核较远的区域运动，容易被去掉。

另两个电子能量较低，在离核较近的区域运动。

③结论：电子是分层排布的。

2．电子亚层和电子云的形状①能量关系：电子层由里→外，能量由低→高。

同一电子层中，电子的能量还有差别，电子云的形状也不相同。

②电子亚层：K层――一个亚层，s亚层L层――二个亚层，s亚层、p亚层M层－－三个亚层，s亚层、p亚层、d亚层N层－－四个亚层，s亚层、p亚层、d亚层、f亚层③电子亚层形状：s亚层――球形p亚层――纺锤形（其他不介绍）④电子亚层能量：在同一电子层中能量s < p < d < f问题：比较下列轨道能量：1s、3p、2s、3d、4s、2p（1s <2s <2p <3p <3d <4s）3．电子云的伸展方向（1）电子云具有确定的形状和一定的伸展方向。

s电子云：球形对称，在空间各方向上伸展的程度相同。

z2pd电子云：五种伸展方向；f电子云：七种伸展方向。

（2）轨道：在一定电子层上，具有一定的形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道。

则s、p、d、f四个亚层分别有1、3、5、7个轨道。

结构化学讲义教案2原子结构和性质

第二章原子结构和性质教学目的：通过H 原子薛定谔方程的求解，了解原子结构中量子数的来源，类氢离子波函数的图形及其物理意义。

掌握多电子原子的原子轨道能级等，推导原子基态光谱项。

教学重点：1.类氢离子波函数量子数的物理意义。

2.掌握多电子原子的原子轨道能级、电离能的求解。

3.推导等价、非等价电子的原子光谱项，掌握基态原子谱项的快速推算法。

第一节单电子原子的薛定谔方程及其解引言：前面介绍了量子力学的概念，建立了量子力学的基础，下面我们要讨论原子结构的核心问题，即原子中电子的运动状态，其中最简单的体系就是原子核外只有一个电子的体系，也叫单电子原子结构，如氢原子和类氢离子（H ，Li 2+，He +，Be 3+……）。

一．建立单电子原子的Schrodinger 方程r Ze mh M h H e N 022********ˆπεππ-∇-∇-= 假设在研究电子运动时核固定不动，r Ze mh H 0222248ˆπεπ-∇-= 为了解题方便通常将x,y ,z 变量变换成极坐标变量r ，θ，φ由图可得如下关系：⎪⎭⎪⎬⎫⋅=⋅⋅=⋅⋅=θφθφθcos sin sin cos sin r z r y r x得极坐标形式的Schrodinger 方程：048sin 1sin sin 110222222222=⎪⎪⎭⎫⎝⎛++∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂ψπεπφψθθψθθθψr Ze E h m r r r r r r二、单电子Schrodinger 方程的一般解。

1. 变数分离法把含三个变量的微分方程化为三个各含一个变量的常微分方程来求解。

令()()r R r =φθψ,,Θ（θ）Φ（φ）()()φθ,,Y r R =代入薛定鄂方程，经过数学变换得三个方程：R(r)方程 ()()k E r hm r h mZe r r R r r r R =++⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂⋅2222022821πεπ Θ方程22sin )(sin )(sin m k =+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂Θ∂⋅∂∂⋅Θθθθθθθθ Φ方程222)()(1m =∂Φ∂⋅Φ-φφφ 2. Φ方程的解Φ方程整理得：0222=Φ+Φm a a φ这是一个常系数2阶齐次线性方程，它的特征方程为022=+m p i m p ±=微分方程的两个特解为φim Ae m =Φ m m ±= A 由归一化求得： π21=A ∴φπim e m 21=Φ 这是解的复数形式，由于Φ是循环坐标所以()()πφφ2+Φ=Φm m 于是πφπφφ2)2(im im im im e e e e ⋅==+ 即12=πim e由欧拉公式12sin 2cos 2=+=m i m e im πππ故m 的取值必须为： 2,1,0±±=m 即取值是量子化的称为磁量子数。

人教版化学选修三物质结构化学讲义

人教版化学选修三物质结构化学讲义work Information Technology Company.2020YEAR第一章原子结构与性质一.原子结构 1.能级与能层注意: 每个能层的能级种数为n；轨道总数为n2 ；每个轨道最多容纳电子数为2 每个能层最多容纳电子数为2n22.原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图称为原子轨道3.原子核外电子排布规律⑴构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按能量由低到高的顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。

1s / 2s 2p / 3s 3p / 4s 3d 4p / 5s 4d 5p / 6s 4f 5d 6p / 7s 5f 6d 7p能级交错：原子轨道的能量关系是：n s＜(n-2)f＜(n-1)d＜n p【能级组：n s (n-2)f (n-1)d n p；一个能级组中的各能级能量相近但不同】（2）能量最低原理现代物质结构理论证实，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。

基态原子：处于最低能量状态的原子激发态原子：处于能量较高状态的原子基态原子可以吸收能量使核外电子跃迁到较高能级变成激发态，形成吸收光谱激发态原子也可释放能量使核外电子跃迁到较低能级变成低能激发态或基态，形成发射光谱现代化学中常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析（焰火、激光、灯光、霓虹灯光、焰色反应等许多可见光都与核外电子跃迁释放能量有关）（3）泡利（不相容）原理：基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。

换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利原理。

（4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特规则。

比如，p 3的轨道式为或，而不是洪特规则特例：当p 、d 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。

《分子的空间结构》讲义

《分子的空间结构》讲义一、引言在化学的世界里，分子是构成物质的基本单元，而分子的空间结构则决定了其性质和行为。

理解分子的空间结构对于深入探究化学现象、反应机制以及物质的特性至关重要。

二、分子的定义与构成分子是由原子通过一定的化学键结合而成的。

原子之间的相互作用和排列方式决定了分子的形状和空间结构。

不同的原子具有不同的电负性，这会影响它们之间化学键的类型和极性。

常见的化学键包括共价键、离子键和金属键。

共价键是分子中最常见的化学键类型，原子通过共用电子对来达到稳定的电子构型。

三、影响分子空间结构的因素1、价层电子对互斥理论（VSEPR）这一理论认为，分子中中心原子周围的价层电子对（包括成键电子对和孤电子对）会尽可能地相互远离，以减少电子对之间的排斥力，从而形成特定的空间结构。

例如，对于 AB₂型分子（如二氧化碳 CO₂），中心原子 A 周围有两对价层电子对，它们呈直线型分布，使得分子具有直线型的空间结构。

2、杂化轨道理论原子在形成分子时，为了增强成键能力和使分子更稳定，其原子轨道会发生杂化。

不同的杂化方式会导致不同的分子空间结构。

例如，碳原子在形成甲烷（CH₄）分子时，采取 sp³杂化，形成四个等同的杂化轨道，与氢原子的 1s 轨道重叠形成共价键，使得甲烷分子具有正四面体的空间结构。

3、分子间作用力除了分子内原子间的化学键，分子间作用力也会对分子的空间排列产生影响。

范德华力、氢键等分子间作用力会使分子在固态或液态时形成特定的堆积方式。

四、常见分子的空间结构1、双原子分子如氢气（H₂）、氧气（O₂）等双原子分子，由于只有两个原子，它们的空间结构为直线型。

2、三原子分子（1）直线型：二氧化碳（CO₂），中心碳原子与两个氧原子之间通过双键相连，分子呈直线型。

（2）折线型：水（H₂O），中心氧原子有两对孤电子对，它们对成键电子对的排斥作用较大，导致分子呈 V 型结构。

3、四原子分子（1）平面三角形：如甲醛（HCHO），中心碳原子采取 sp²杂化，与氧原子和两个氢原子形成平面三角形结构。

新版高中化学讲义(选择性必修第二册)：原子结构与元素周期表

知识点一：一、构造原理与元素周期表1．核外电子排布与周期的划分 (1)电子排布与周期划分的本质联系周期价层电子排布各周期增加的能级元素种数ⅠA 族 0族最外层最多容纳电子数一 1s 1 1s 2 2 1s 2 二 2s 1 2s 22p 6 8 2s 、2p 8 三 3s 1 3s 23p 6 8 3s 、3p 8 四 4s 1 4s 24p 6 8 4s 、3d 、4p 18 五 5s 1 5s 25p 6 8 5s 、4d 、5p 18 六 6s 1 6s 26p 6 8 6s 、4f 、5d 、6p 32 七7s 17s 27p 687s 、5f 、 6d 、7p32(2)规律：①周期序数＝。

②本周期包含的元素种数＝的2倍＝对应能级组最多容纳的电子数。

【答案】电子层数对应能级组所含原子轨道数 2．核外电子排布与族的划分知识精讲考点导航第03讲原子结构与元素周期表(1)划分依据：取决于原子的价层电子数目和价层电子排布。

(2)特点：同族元素的价层电子数目和价层电子排布相同。

(3)规律①对主族元素，同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价层电子全部排布在n s或n s、n p轨道上(见下表)。

价层电子数与族序数相同。

族序数ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA价层电n s1n s2n s2n p1n s2n p3n s2n p4n s2n p5子排布③稀有气体元素：价层电子排布为(He除外)。

【答案】n s2n p2 n s2n p6【即学即练1】1．原子核外的某一能层最多能容纳的电子数目为18，则该能层是A．K能层B．L能层C．O能层D．M能层【答案】D【解析】根据鲍利不相容原理可知，每一能层最多能容纳的电子数目为22n，所以最多能容纳的电子数目为18的能层是第三能层即M层，故答案为：D。

2．关于价电子排布式为523d4s的元素的说法不正确的是A．原子序数为25 B．价电子数为7C．位于第四周期ⅦB族D．位于第四周期VB族【答案】D【解析】该元素的最大电子层数为4，应位于元素周期表第四周期，3d和4s能级电子数之和为7，应在第7列，位于ⅦB族，价电子数为7，原子序数为25，故D错误。

大学化学(无机类)第4化学键与分子结构(授课讲义)

键
Lb/pm E /kJ· mol-1
键
Lb/pm E /kJ· mol-1
4-1-3 键角
已知分子的键长和键角 , 键角:在分子中两个相邻化学键之间的夹角 ′ 就可确定分子的几何构型。 V形
′
6-1-3键角直线形
′
三角锥形
正四面体形
第二节价键理论
第二节共价键理论
4-2-1 路易斯理论
Lewis 认为，同种原子之间以及电负性相近的原子之间可以通过共用电子对形成分子，通过共用
F F \ / ¨ →F–S–F [¨ ·S·] + 6[·F:] / \ ¨ ¨ F F
3s
3p
3d
3s
3p
3d
共价键特征
方向性:为满足最大重叠原理，成键时原子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠。
+
+ +
-
+
-
+ +
原子轨道的重叠
原子轨道重叠的对称性原则
只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，原子间的概率密度才会增大,形成化学键。
键 Lb/pm C-C 154 金刚石 153 乙烷 154 丙烷 155
同一种键在不同分子中,键长基本是个定值。
键长越短，键能越大，化学键越牢固。 C-C C=C C≡C 键
Lb/pm E /kJ· mol-1 154 356 N-N 146 160 C-N 147 285 134 598 N=N 125 418 C=N 132 616 120 813 N≡N 109.8 946 C≡N 116 866
+ _
+ _
杂化类型
sp杂化——１个s 轨道＋１个p 轨道

结构化学讲义

第五章多原子分子结构(一)
5.1 杂化轨道理论 5.2 价电子互斥理论 5.3 离域p键 5.4 HMO法
对双原子分子，无论用MO法，还是用VB法处理，都是双中心的，在多数情况下，可以得到一致的结论。当然也有不一致的情况，比如O2。
而对多原子分子，用MO法与VB法处理，则模式图象完全不一样了，VB法仍是双中心的，而MO 法则是多中心的。即分子轨道（分子中单个电子的波函数）原则上是遍及分子中所有原子的，这就是通常所说的正则分子轨道或离域分子轨道。
s, pz s, p x , p y s, p x , p y , p z
s, d xz , d xy , d yz
d x 2 y 2 , s, p x , p y
直线形
平面三角形四面体形四面体形平面四方形
BF3 ,SO3
MnO 4
Ni(CN)24
CH 4
dsp3
dsp3
d z 2 , s, px , p y , pz
2 2 s2d p x d p y d 1
s p
x
d s p y d p x p y d 0
有两组解，代表两种情况： y
2 : a2 p y
2 2 3
1
x
2 : a2 p y
2 2 3
两个解任意取一即可，不妨取 a2 p y
注意：虽然杂化轨道的形式与LCAO-MO一样，也是由原子轨道线性组合得到，但是意义不同。参与
杂化的原子轨道都来自同一个原子，而组成分子轨
道的原子轨道来自不同的原子，因此杂化轨道也是原子轨道，属于一个原子，而分子轨道则属于整个分子。价键理论有逐渐被分子轨道理论所代替的趋势，但是在组成分子轨道时，先将每个原子的原子轨道杂

高中化学竞赛《物质结构》讲义

物质结构---第一部分原子结构元素周期系1．原子结构核外电子的运动状态: 用s、p、d等表示基态构型（包括中性原子、正离子和负离子）核外电子排布。

电离能、电子亲合能、电负性。

2．元素周期律与元素周期系周期。

1~18族。

主族与副族。

过渡元素。

主、副族同族元素从上到下性质变化一般规律；同周期元素从左到右性质变化一般规律。

原子半径和离子半径。

s、p、d、ds、f区元素的基本化学性质和一原子的电子构型。

元素在周期表中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与价电子数）的关系。

最高氧化态与族序数的关系。

对角线规则。

金属与非金属在周期表中的位置。

半金属（类金属）。

主、副族的重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及其主要形体。

铂系元素的概念。

第一节核外电子的运动一、原子核外电子的运动状态（一）核外电子的运动特点：；；。

（二）核外电子的运动表示电子云是描述电子在核外空间运动的一种图象，它从统计的概念出发对核外电子出现的几率密度作形象化的图示。

二、原于核外电子的排布（一）多电子原子的电子排布---1．依据：、。

2．图示（二）核外电子排布的原理1．能量最低原理：2．保里不相容原理：3．洪特（Hund）规则：电子将尽可能多分占不同的简并轨道，且自旋平行。

及Hund特例：简并轨道全充满,半充满,全空,能量相对较低,较稳定。

[例外] Nb、Ru、Rh、W、Pt（三）能级顺序——近似能级图1. 能级交错现象；2. 能级组：能量相近的能级划分为一组；3. 徐光宪先生 n+0.7规则：4. 近似能级图——电子填充顺序（四）核外电子排布的表示方法：有关概念：基态、激发态；原子、离子；“原子实”——希有气体结构；“价电子构型”1．轨道表示式：2．电子排布式：4．原子结构和元素在周期表中位置的关系。

①元素的周期数原子最外层的n数值即为该元素的所在周期数。

一个能级组相当于一个周期，周期有长短之分。

短周期(能级组内仅含有s、p能级)。

化学重构讲义

化学重构讲义1. 化学老师王大伟拍拍讲台说："同学们，今天咱们把化学知识重新整理一下，用最简单的方式记住它！化学反应就像是积木游戏，拆了重组，组了再拆！"2. "你们想想啊，酸和碱的反应就像谈恋爱！"王老师眨眨眼，"酸碱相遇，哗啦一下就结合在一起，还能生个'盐娃娃'和'水宝宝'，多有意思！"3. 小明举手说："老师，我发现氧化还原反应像跷跷板！一个元素往上爬，另一个就得往下掉，真有意思！"王老师竖起大拇指："这比喻太妙了！"4. "化学方程式配平就像是打麻将！"王老师继续说，"左右两边的原子数量必须相等，就像打麻将要凑对子，少一个都不行！"同学们都笑了。

5. 讲到沉淀反应，王老师拿出两个透明杯子："看好啦！这就像两个人打架，打着打着突然有个人躺下了，那个躺下的就是沉淀！"6. "原子结构就像是太阳系！"小红突然说，"电子在外面转悠，原子核在中间坐镇，这不就是太阳和行星吗？"全班都为这个比喻鼓起掌来。

7. 王老师接着说："化学键就是原子之间的'握手'方式！共价键就是手拉手，离子键就是互相抱在一起，金属键就是全班同学手拉手围成一圈！"8. "溶解度曲线像过山车！"王老师在黑板上画着，"温度上升，溶解度就往上爬，温度下降就往下滑，是不是特别形象？"9. 到了有机化学部分，王老师说："烷烃就是碳原子排队玩火车！每个碳原子都拉着氢原子当小跟班。

烯烃就是有两个碳原子手拉得特别紧，烷烃就是普通拉手！"10. "醇类化合物就像带着帽子的烷烃！"小李插嘴说，"羟基就是顶在头上的小帽子！"王老师连连点头："这孩子悟性不错！"11. 说到化学反应速率，王老师拿出两包泡面："就像泡面，水温越高泡得越快，面越碎泡得越快，调料越多味道越浓，这不就是温度、浓度、表面积的影响吗？"12. 最后，王老师总结道："化学其实就在我们身边！煮饭是化学，洗衣服是化学，连吃饭消化都是化学！记住这些生活中的例子，化学就不难了！下课前我问问，现在觉得化学还可怕吗？"全班同学异口同声："不可怕！"。

《原子的构成结构》讲义

《原子的构成结构》讲义在我们周围的世界中，无论是固体、液体还是气体，所有的物质都是由原子构成的。

原子是化学变化中的最小粒子，了解原子的构成结构对于理解物质的性质和变化规律至关重要。

首先，我们来谈谈原子的中心部分——原子核。

原子核非常小，但却集中了原子几乎所有的质量。

原子核由质子和中子组成。

质子带正电荷，其电荷量与一个电子所带的负电荷量相等，但电性相反。

质子的质量约为 16726×10⁻²⁷千克。

不同元素的原子，其质子数是不同的。

质子数决定了元素的种类，这就好比是每种元素的“身份证号码”。

中子的质量与质子相近，约为 16749×10⁻²⁷千克，但中子呈电中性，不带电荷。

在某些原子中，中子的数量会有所不同，即使是同一种元素，也可能存在中子数不同的情况，这些被称为同位素。

围绕着原子核作高速运动的是电子。

电子带负电荷，其质量很小，约为 91094×10⁻³¹千克，只有质子质量的约 1/1836，在计算原子质量时，电子的质量通常可以忽略不计。

电子在原子核外的运动并不是像行星围绕太阳那样有固定的轨道，而是在一定的区域内出现的概率不同，形成所谓的“电子云”。

电子的数量与质子数相等，这样使得原子整体呈电中性。

电子的分布和运动状态决定了原子的化学性质。

原子的大小通常用原子半径来衡量。

原子半径的大小取决于原子核外电子的分布情况以及原子核的电荷数。

一般来说，电子层数越多，原子半径越大；核电荷数越大，原子半径越小。

了解原子的构成结构对于我们理解化学变化有着重要的意义。

在化学反应中，原子的原子核不会发生变化，只是原子核外的电子会发生重新组合。

例如，当钠原子（Na）与氯原子（Cl）发生反应时，钠原子最外层的一个电子会转移到氯原子的最外层，从而形成钠离子（Na⁺）和氯离子（Cl⁻），这两种离子通过静电作用结合形成氯化钠（NaCl）。

在实际应用中，对原子构成结构的深入理解有助于我们开发新材料、研究新的化学反应和合成新的化合物。

化学结构分析讲义

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