普通化学知识点总结归纳全

普通化学复习资料

3.1物质的结构与物质的状态

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，不能用经典的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，以代替经典力学中的原子轨道概念。

(1)波函数Ψ(原子轨道)：用空间坐标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。

(2)概率密度（几率密度）：Ψ2表示微观粒子在空间某位置单位体积内出现的概率即概率密度。

(3)电子云：用黑点疏密的程度描述原子核外电子出现的概率密度(Ψ2)分布规律的图形。黑点较密的地方,表示电子出现的概率密度较大,单位体积内电子出现的机会较多。

(4)四个量子数:波函数Ψ三个量子数取值相互制约：

1)主量子数n的物理意义：

n的取值：n=1,2,3，4……∞,

意义：表示核外的电子层数并确定电子到核的平均距离；确定单电子原子的电子运动的能量。

n=1，2，3，4,……∞，对应于电子层K，L，M，N,···

具有相同n值的原子轨道称为处于同一电子层。

2)角量子数ι:

ι的取值：受n的限制，ι=0,1,2……n-1(n个)。

意义：表示亚层，确定原子轨道的形状；对于多电子原子，与n共同确定原子轨道的能量。…

ι的取值：1，2，3，4

电子亚层：s,p,d,f……

轨道形状：球形纺锤形梅花形复杂

图3－1

3)磁量子数m:

m的取值：受ι的限制，m=0,±1,±2……±ι(2ι+1个)。

意义：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；

……

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：

……

一个原子轨道是指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。

n 、ι、m 的取值与波函数： n=1(1个),ι=0,m=0,Ψ(1,0,0) n=2（4个）,ι={(2,1,-1)

(2,1,1),(2,1,0),(2,0,0)

,,1,00,,

10ψψψψ±==m m

n=3(9

个),ι={)

2,2,3(),2,2,3()

1,2,3()1,2,3()0,2,3()1,1,3(),1,1,3(),0,1,3()

0,0,3(2,1,01,00,,

,

210-ψψ-ψψψ-ψψψψ±±=±==m m m n=4(16个)

……

波函数Ψ数目＝n 2

在一个确定的原子轨道下，电子自身还有两种不同的运动状态，这由m S 确定.

4)自旋量子数m s ：

m s 的取值：m s ={2

121-+

意义：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。

这样n 、ι、m 、m S 四个量子数确定电子的一个完整的运动状态,以Ψ（n,ι,m,m S ）表示。

例：Ψ(1,0,0,+2

1),Ψ(1,0,0,-2

1)，Ψ(2,1,1,+2

1)，Ψ(2,1,1,-2

1)等等。

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.

因为同一个轨道的电子，n 、ι、m 三个量子数已相同，第四个量子数

m s ={2

121

-+

必不相同

由此可得出:一个原子轨道中最多能容纳自旋方向相反的两个电子。表示为：

根据每层有n 2

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2n 2

。

（2）最低能量原理：电子总是尽先占据能量最低的轨道。

电子依据轨道近似能级图由低到高依次排布。轨道近似能级图为: 7s…… 6s4f5d6p 5s4d5p 4s3d4p 3s3p 2s2p 1s

（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2p 3:

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:p 6

或d 10

或f 14 半充满:p 3

或d 5

或f 7

全空:p 0

或d 0

或f 0

例如,24Cr1S 2

2S 2

2P 6

3S 2

3P 6

3d 5

4S 1

,半充满比较稳定。

↑ ↑ ↑

29Ｃu1S 22S 22P 63S 23P 63d 104S 1

,全充满比较稳定。

(4)核外电子分布式：

原子的核外原子的离子的核外离子的

电子分布式外层电子分布式电子分布式外层电子分布式

（价电子构型）

Na 111s 2

2s 22p 63s 13s 1Na +:1s 22s 22p 62s 22p 6

S

16

1s 2

2s 2

2p 6

3s 2

3p 4

3s 2

3p 4S 2-:1s 2

2s 2

2p 6

3s 2

3p 6

3s 2

3p

6

Fe

26

1s 2

2s 2

2p 6

3s 2

3p 6

3d 6

4S 2

3d 6

4s 2

Fe 3+

:1s 2

2s 2

2p 6

3s 23p 63d 53s 23p 63d

5

24

Cr1S 2

2S 2

2P 6

3S 2

3P 6

3d 5

4S 1

3d 5

4S 1

24Cr 3＋

:1S 2

2S 2

2P 6

3S 2

3P 6

3d 3

3S 2

3P 6

3d 3

29

Ｃu1S 2

2S 2

2P 6

3S 2

3P 6

3d 10

4S 1

3d 10

4S 1

29Ｃu 2＋

:1S 2

2S 2

2P 6

3S 2

3P 6

3d 9

3S 2

3P 6

3d 9

根据电子的排布，还可判断出轨道中未成对电子的数目。

例：根据Fe 原子的价电子构型3d 6

4s 2

，判断其轨道图中，未配对的电子

数。

3d 6

4s 2

可见未成对电子数为4。

(3)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

1.理想气体状态方程PV=nRT

式中P:压力,Pa;(1atm=1.01×105

Pa;1atm=760毫米汞柱)

↑

↑ ↑ ↑ ↑↑↓