普通化学-物质结构基础 ppt课件
《物质结构》课件
原子结构
电子：围绕原子核运动，带 负电
原子核：由质子和中子组成， 质子带正电，中子不带电
原子核和电子之间的相互作 用：电磁力
原子的稳定性：原子核和电 子之间的平衡状态
03 物质结构的表示方法
分子式和化学式
分子式：表示分子中各元素的原子个数比例
化学式：表示分子中各元素的原子个数比例和分子结构
化学式与分子式的区别：化学式可以表示分子结构，而分子式不能
化学键：表示原 子之间的相互作 用
空间结构：表示 分子的立体结构
电子云：表示电 子在分子中的分 布情况
04
物质结构的性质和变化 规律
物理性质和化学性质
物理性质：物质在静止状态下的性质，如颜色、气味、硬度等 化学性质：物质在化学反应中的性质，如可燃性、氧化性、还原性等 物理变化：物质形态或状态的变化，如熔化、凝固、升华等 化学变化：物质分子结构的变化，如燃烧、分解、化合等
物质结构
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汇报人：PPT
目录 /目录
01
物质结构的基 本概念
02
物质结构的分 类
03
物质结构的表 示方法
04
物质结构的性 质和变化规律
05
物质结构的测 定方法
01 物质结构的基本概念
物质和结构的关系
物质结构是物质的基本属性之一，决定了物质的性质和功能。
《物质结构基础》课件
探索物质结构的奥秘！这份PPT课件将引领你深入了解物质的基本概念、原子 结构、分子结构、晶体结构和材料结构等内容。
第一部分：基本概念
物质的定义
了解物质的本质和特征，探究物质的组成和性质。
物质分类
掌握物质分类的基本方法，了解物质分类对认知和应用的指导作用。
元素和化合物
学习元素和化合物的基本概念，认识元素和化合物在真实世界中的重要性。
分子运动
揭示分子在不同条件下的运 动规律，探索分子运动与物 质特性之间的关系。
范德瓦尔斯力和化学键
了解范德瓦尔斯力和化学键 的形成原理，掌握分子间力 的作用机制。
第四部分：晶体结构
晶体的定义
认识晶体的结构和特征，探索晶 体在自然和工业中的广泛应用。
晶体结构类型
学习不同晶体结构类型的特征和 分类方法，了解晶体结构对物质 性质的影响。
2 物质结构和性质的关系
探索物质结构与物质性质之间的关联，拓宽对材料科学的认识。
3 结构在不同条件下的演化
了解结构在温度、压力等条件变化下的演化规律，探索结构相变的奥秘。
第六部分：结构分析方法
1
X射线衍射
探究X射线衍射技术的原理和应用，了解其在物质结构分析中的重要性。 Nhomakorabea2
内禀有序分析
学习内禀有序分析方法，揭示物质的微观有序性对宏观性质的影响。
3
热分析方法
了解热分析方法在物质结构分析中的应用，掌握基本的热分析原理和仪器。
第七部分：结构演化
1 练习题与答案解析
通过练习题和答案解析，巩固对物质结构的理解和应用。
第二部分：原子结构
1
原子的历史发展
探索原子结构的历史演进，了解科学家对原子认知的里程碑。
物质结构基础知识PPT教学课件
是高考中考查的热点问题，这一类问题的
难度一般都不太大，只要弄清元素、原子、
核素、同位素等概念的联系与区别，以及
原子中各种微粒之间的数量关系，就可以
答好这类题目。
29
•
（考查对化学键知识的理解）
关于化学键的下列叙述中，正确的是(
)D • A.离子化合物中不可能含有非极性共价
键
• B.金属和非金属化合都形成离子键
，中子数不同。
15
• (3)同位素：同一元素不同核素之间的互称。 ①决定同位素的因素是：质子数相同，中子 数不同。②原子种类＞元素种类。③同位素 原子间物理性质不同，化学性质基本相同。 ④元素、核素、同位素可以用图表示为：
16
• 6.原子核外电子的排布规律 • (1)核外电子总是尽先排布在能量最低的
• C.离子化合物中只含离子键
• D.共价化合物中不含离子键
30
•
从化学键类型及化合物分类可知
：凡含有离子键的化合物不管是否含有共
价键，一定属于离子化合物。在离子化合
物中可能不含共价键，如NaCl；也可能含
有共价键，如NaOH、CH3COONa。而共 价化合物中不可能含有离子键，不是所有
的金属和非金属化合都形成离子键，只有
5
• 2.前18号元素原子结构的特殊性
•
(1)原子核中无中子的是11H 。
• (2)最外层电子数等于次外层电子数的元
素 元 层有素数BHe、2有、倍BA的er、元H，A素el最、有外C、；层S最电外子层数电等。子于数电等子于层电数子的
6
• 3.特殊粒子
• (1)10电子微粒
•
分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4;阳
欧元硬币并具有一个统一的硬币正 面和一个体现国家特征的硬币反面。
【化学课件】物质结构教案课件
物质结构教案PPT课件第一章：物质的组成1.1 物质的定义：物质是构成宇宙的基本实体，具有质量和体积。
1.2 物质的分类：纯净物和混合物1.3 元素的定义：元素是具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。
1.4 元素周期表：元素周期表是元素按照原子序数递增排列的表格，反映了元素的周期性变化规律。
第二章：原子结构2.1 原子的定义：原子是物质的基本组成单位，由原子核和核外电子组成。
2.2 原子核：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
2.3 电子：电子是带负电的基本粒子，围绕原子核运动。
2.4 原子轨道：原子轨道是电子在原子核外空间的运动轨迹。
第三章：分子结构3.2 分子轨道理论：分子轨道理论是解释分子结构和化学键的一种理论。
3.3 键的类型：共价键、离子键、金属键3.4 分子形状：分子的空间构型对物质的性质有重要影响。
第四章：晶体结构4.1 晶体的定义：晶体是具有规则的几何外形的固体物质。
4.2 晶体的类型：离子晶体、共价晶体、金属晶体、分子晶体4.3 晶体的性质：晶体具有有序排列的分子或离子，具有较高的熔点、硬度和导电性。
4.4 晶体的结构特点：晶体结构具有周期性、对称性和周期性。
第五章：物质结构与性质的关系5.1 结构决定性质：物质的性质取决于其结构。
5.2 物质结构的改变与性质的变化：改变物质结构可以改变其性质。
5.3 物质结构与反应性：物质结构对化学反应有重要影响。
5.4 物质结构与功能：物质结构与其功能密切相关，如酶、膜等。
第六章：化学键6.1 化学键的概念：化学键是原子间强烈的相互作用。
6.2 离子键：离子键是由正负电荷吸引形成的键。
6.3 共价键：共价键是由共享电子对形成的键。
6.4 金属键：金属键是由金属原子之间的电子云形成的。
第七章：分子间力7.1 分子间力的概念：分子间力是分子之间的相互作用。
7.2 范德华力：范德华力是分子间的一种弱吸引力。
7.3 氢键：氢键是氢原子与其他原子间的特殊类型的分子间力。
物质结构简介ppt课件
41
第四章 物质结构简介
共价单键一般是 键， 共价双键是一个 键、一个 键， 共价三键是一个 键、两个 键。
42
第四章 物质结构简介
43
第四章 物质结构简介
价键理论简明的阐述了共价键的本质和具有 方向性、饱和性等特点。
价键理论的缺陷：不能解释CH4等的形成及分 子空间构型。
为了解释多原子分子的空间构型，鲍林于 1931年在价键理论的基础上，提出了杂化轨道理 论，补充和发展了价键理论。
价键结合； 电负性相等或相近的金属元素以金属
键结合。
9
第四章 物质结构简介
化学键 分子内部结构
离子键 共价键 金属键
分子的性质
物质的性质
10
第四章 物质结构简介
二、离子键 1. 离子键的形成 nNa－ne- →n Na+ nCl + ne- →n Cl-
nNaCl
电负性大的非金属原子与电负性小的金属 原子相遇时，原子得失电子形成正、负离子， 通过静电引力而形成的化学键，叫离子键。
1926年， 奥地利物理学家薛定谔提出了描述 微观粒子运动的波动方程，即薛定谔方程，从而 建立了近代量子力学。
基本假设: 任何微观粒子系统的运动状态都可以用一个
波函数来描述，微观粒子在空间某点出现的概 率密度可用2表示。
20
第四章 物质结构简介
薛定谔方程：
2 2 2 8 2 m (E V ) 0
概率密度用电子云表示。
23
第四章 物质结构简介
2．电子云
1s电子云
2s电子云
2p电子云
小黑点稠密的区域表示电子出现在该 区域的概率密度大。
24
第四章 物质结构简介
普通化学-物质结构基础 ppt课件
思考：29号元素的的电子排布式如何？
1s22s22p63s23p63d104s1 外层电子的排布式，称为特征电子构型 P207-8
例5.3 写出26Fe原子的核外电子分布式和特征电子构型以及Fe3+离子的特征电子构型。
元素周期表分区
P205-7 207-3
sp3杂化轨道成键特征：
4个键指向正四面体的四个 顶点，键角为109°28'。
例如：
CH4, CX4, C(金刚 石),SiC等。
H
H
CH H
甲烷的空间构型
附图5.16 sp3杂化轨道
杂化轨道的应用(续) P205-11
sp3不等性杂化
氨分子中N原子可以进行sp3杂化形成不等性sp3杂化轨道。
N原子不等性sp3杂化轨道成键特征：
思考：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间、金属铜中铜原子与铜原子之间，H2O
中氢原子与氧原子之间各有什么键？ 答：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间是离子键；金属铜中铜与铜之间是金 属键，在水中， H2O分子中H原子与O原子之间存在共价键， H2O间存在分 子间作用力和氢键。
共价键的特性 P205-10
键
键
图5.15 s键和p键重叠方式示意图
图5.16 氮分子中三 键示意图
5. 分子轨道理论
当原子形成分子后，电子不再局限于原来的原子轨道， 而是属于整个分子的分子轨道。
分子轨道由组成分子的原子轨道组合产生，组合前后轨道总数不变。 组合前后系统的总能量不变 组合前原子轨道中所有的电子在组合分子轨道中重新分布，分 布法则与电子在原子轨道中的排布类似。
分子的空间构型和杂化轨道理论
2) 杂化轨道的应用
物质结构教案课件
物质结构教案PPT课件第一章：物质的组成与结构1.1 物质的定义与分类物质的概念物质的分类：纯净物、混合物1.2 元素与化合物元素的定义与性质化合物的定义与性质元素与化合物的关系1.3 原子结构原子的定义与性质原子核与电子层原子的大小与质量1.4 分子结构分子的定义与性质分子间的相互作用分子的形状与结构第二章：晶体结构2.1 晶体的定义与性质晶体的概念晶体的特点：有序排列、周期性、规则形状晶体的性质：熔点、硬度、导电性2.2 晶体的类型离子晶体分子晶体金属晶体原子晶体2.3 晶体结构的原子排列晶胞的概念晶胞中原子的排列方式晶体的空间群第三章：化学键与分子间作用力3.1 化学键的定义与分类化学键的概念离子键共价键金属键3.2 分子间作用力分子间作用力的概念范德华力氢键疏水作用力3.3 键长、键能与键角键长的定义与测量键能的概念与计算键角的概念与测量第四章：物质的状态与相变4.1 物质的状态固态液态气态等离子态4.2 相变与相图相变的概念相图的定义与类型相变的类型与原因4.3 相律与相图的应用相律的概念与表达式相图的应用领域相图与物质性质的关系第五章：物质的性质与结构的关系5.1 物质的化学性质化学反应与化学键化学键的断裂与形成物质的化学稳定性5.2 物质的物理性质熔点与沸点密度与比热容导电性与磁性5.3 物质的结构与性质的关系结构决定性质性质反映结构结构与性质的调控与应用第六章：金属结构与性能6.1 金属的电子结构自由电子的概念金属的电子气模型金属的导电性与导热性6.2 金属的晶体结构金属晶体的类型：面心立方、体心立方、简单立方金属晶体的原子排列金属晶体的性质：硬度、韧性、延展性6.3 合金的结构与性能合金的定义与分类合金的性能：强度、韧性、耐腐蚀性常见合金的应用领域第七章：非金属结构与性能7.1 非金属的晶体结构非金属晶体的类型：原子晶体、分子晶体、离子晶体非金属晶体的原子排列非金属晶体的性质：硬度、熔点、导电性7.2 非金属材料的结构与性能陶瓷的结构与性能玻璃的结构与性能塑料的结构与性能7.3 纳米材料的结构与性能纳米材料的概念纳米材料的结构特点纳米材料的性能：强度、韧性、催化性第八章：有机化合物的结构与性能8.1 有机化合物的基本概念有机化合物的定义与特点有机化合物的命名规则有机化合物的结构表示方法8.2 有机化合物的结构与性能碳原子的杂化类型有机化合物的键角与空间结构有机化合物的性能：熔点、沸点、溶解性8.3 有机化合物的同分异构现象同分异构体的概念同分异构体的类型：构型异构、构态异构、位置异构同分异构体与性能的关系第九章：生物大分子的结构与性能9.1 生物大分子的概念与分类生物大分子的定义蛋白质的结构与性能核酸的结构与性能糖类的结构与性能9.2 生物大分子的相互作用生物大分子之间的相互作用力生物大分子的折叠与组装生物大分子的功能与性能9.3 生物大分子的应用生物大分子的药物应用生物大分子的生物传感器应用生物大分子的生物材料应用第十章：物质结构与技术进展10.1 材料科学技术的进展新材料的研发与设计材料制备技术的发展材料性能的调控与优化10.2 物质结构表征技术X射线晶体学核磁共振谱学质谱学电子显微学10.3 物质结构与可持续发展绿色化学与环保材料生物可降解材料资源循环利用与节能减排第十一章：晶体学基础11.1 晶体学的基本概念晶体的基本特征晶格与晶胞晶体的对称性11.2 晶体的分类与点群晶体的分类点群的概念与表示空间群的概念与表示11.3 晶体的生长与制备晶体生长的基本原理晶体生长的方法与技术晶体制备的应用领域第十二章：电子显微学12.1 电子显微镜的基本原理电子显微镜的工作原理电子束与样品的相互作用电子显微镜的分辨率12.2 透射电子显微镜（TEM）TEM的工作原理与结构TEM的应用领域TEM样品制备技术12.3 扫描电子显微镜（SEM）SEM的工作原理与结构SEM的应用领域SEM样品制备技术第十三章：材料性能测试与分析13.1 材料性能的测试方法机械性能测试：拉伸、压缩、弯曲、冲击热性能测试：热导率、比热容、熔点电性能测试：电阻、电导、介电常数13.2 材料分析方法光谱分析：紫外、可见、红外、拉曼色谱分析：气相色谱、液相色谱质谱分析13.3 材料性能的表征与评价材料性能的表征参数材料性能的评价方法材料性能的优化与调控第十四章：材料设计与应用14.1 材料设计的基本原理材料设计的目标与方法材料设计的软件与工具材料设计的案例分析14.2 材料的应用领域金属材料：航空航天、汽车、建筑陶瓷材料：电子、光学、生物聚合物材料：包装、医疗、纺织14.3 材料的选择与评价材料的选择标准材料的评价方法材料的应用前景第十五章：物质结构与未来挑战15.1 物质结构的现代研究方法高通量实验方法：X射线衍射、核磁共振计算化学方法：分子动力学、量子化学实验与计算的结合15.2 物质结构研究的挑战与机遇纳米材料的结构与性能关系生物大分子的结构与功能关系新能源材料的结构与性能关系15.3 物质结构研究的未来方向智能化材料设计生物仿生材料研究可持续发展的材料研究重点和难点解析本文档详细介绍了物质结构的基本概念、各类材料的结构与性能、晶体学基础、电子显微学、材料性能测试与分析、材料设计与应用以及物质结构研究的未来挑战等十五个章节。
《物质结构》课件
离子结构：由离子通过 离子键连接而成
共价结构：由共价键连 接而成
复合结构：由多种结构 组合而成
晶体结构：由晶体结构 组成，如金刚石、石墨 等
物质结构的性质
物理性质
密度：物质单位体积的质量 硬度：物质抵抗外力变形的能力 导电性：物质导电的能力 热导率：物质传递热量的能力 磁性：物质对外磁场的反应 光学性质：物质对光的吸收、反射、折射等特性
位之一
原子、分子和离子
原子：构成物质的基本单位，由原子核和电子组成
分子：由两个或两个以上的原子通过化学键结合而成的基本单位
离子：带电的原子或原子团，由原子失去或获得电子形成 物质结构：物质由原子、分子和离子等基本单位按照一定的规律和方式 组合而成
物质结构的层次
原子结构
原子核：由质子和中子组成，带正电荷
化学性质
酸碱性：物质在水中的酸 碱性质
氧化还原性：物质在化学 反应中的氧化还原能力
热稳定性：物质在高温下 的稳定性
溶解性：物质在水中的溶 解能力
反应活性：物质在化学反 应中的活性
毒性：物质对人体或环境 的毒性
光学性质
反射：物质表面对光的反射能力 折射：物质内部对光的折射能力 吸收：物质对光的吸收能力
物质结构
汇报人：PPT
物质结构的基本概念 物质结构的层次 物质结构的分类 物质结构的性质 物质结构的测定方法 物质结构的实际应用
物质结构的基本概念
物质和结构的关系
物质结构是物质的基本属 性之一
物质结构决定了物质的性 质和功能
物质结构可以通过实验和 理论研究来揭示
物质结构与化学、物理、 生物等学科密切相关
散射：物质对光的散射能力
荧光：物质在紫外线照射下发出荧光的能 力
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电子衍射实验示意图
1927年，粒子波的假设被电子衍射实验所证实。
Davisson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实 电子具有波动性。
晶片光栅
定向电子射线
衍射图象
附图5.1 电子衍射示意图
波函数 = n, l, m(r, , )
Ψ 波函数 （空间坐标r, , 的函数）：
共价键具有方向性
除 s 轨道外，其它原子轨道 均有方向性，要取得最大程 度的重叠，成键的两个轨道 必须在有利的方向上。
共价键具有饱和性
共价键的数目取决于成键原子 所拥有的未成对电子的数目。
共价键理论
价键理论和分子轨道理论。
++ +
++
附图5.11 共价键方向性
+
附图5.12 共价键饱和性
价键理论（键和键）
5.1.1 波函数
1. 光（微观粒子）的波粒二象性
20世纪初，爱因斯坦提出了质能转换关系： E = mc2
由于 E = hv, c = v
hv = mc2 = mcv
所以
= h / mv = h / p 式中， 为粒子波的波长；h为普朗克常数 : h =6.62610-
34J·sˉ1 ，m为粒子的质量， v为粒子的速率，p为粒子的动 量。
1s2
附图5.6 元素分区
ns 1-2
s区元 素
(n-1)d1-8ns2 d区元素
(n-1)d10 ns1-2
ds 区 元素
ns 2np1-6
化学键
化学键可分为离子键、金属键和共价键三种。 离子键的本质：异号离子之间的静电引力。 离子键的特征：没有方向性， 没有饱和性。 金属键的本质：金属离子与自由电子之间的库仑引力。 金属键的特点：没有方向性， 没有饱和性 共价键是两个原子共用成键电子对形成的，成键电子对可以由两个原子 共同提供，也可以由一个原子单独提供（后者习惯上称为配位键）
附表5.1 能级分组
(n+0.7l) 1.x 2.x 3.x 4.x 5.x 6.x 7.x
能级组 1 2 3 4 5 6 7
能级组中的原子轨道 元素数目 周期数
1s
2
1
2s2p
8
2
3s3p
8
3
4s3d4p
18
4
5s4d5p
18
5
6s4f5d6p
32
6
7s5f6d(未满）
未满
7
例5.1 碳原子(1s22s22p2)的两个p电子在三个能量相同的2p轨道上如何分布？
键
键
图5.15 s键和p键重叠方式示意图
图5.16 氮分子中三 键示意图
5. 分子轨道理论
当原子形成分子后，电子不再局限于原来的原子轨道， 而是属于整个分子的分子轨道。
例5.2 写出Z=24的铬元素的电子排布式
思考：29号元素的的电子排布式如何？
1s22s22p63s23p63d104s1 外层电子的排布式，称为特征电子构型 P207-8
例5.3 写出26Fe原子的核外电子分布式和特征电子构型以及Fe3+离子的特征电子构型。
元素周期表分区
P205-7 207-3
描述核外电子运动状态的数学表达式
原子轨道： 波函数的空间图像。 原子轨道的数学表达式就是波函数
n, l 和m的取值必须使波函数合理(单值并且归一)。 结果如下 n：非零正整数；
l ：0到(n – 1)之间的整数； m：0到± l 之间的整数。
由于上述参数的取值是非连续的, 故被称为量子数。
量子数
(1) 主量子数 n：电子离核远近
m 的取值: m = 0,1,2,···l, 共可取2l + 1个值 确定原子轨道的伸展方向 P205-2、3、4题
(4) 自旋量子数ms
用波函数Ψn,l,m描述原子中电子的运动, 习惯上称为轨道运动,它由n, l, m三个量子 数所规定,电子还有自旋运动，因而产生磁 矩，电子自旋磁矩只有两个方向。因此， 自旋量子数的取值仅有两个，分别为+1/2 和-1/2，也常形象地表示为 和 。
根据原子轨道不同的叠合方式，共价键可以分为键和键等。 键——原子轨道重叠部分沿着键轴呈圆柱形对称，即原子 轨道以“头碰头”方式重叠。s轨道总形成键，p轨道间只 形成一个键。
键——原子轨道重叠部分对于通过键轴的一个平面呈镜面反 对称，即原子轨道以“肩并肩”方式重叠。 键中原子轨道 的重叠程度较小，因此键的强度一般不及键。
第5章
物质结构基础
本章学习要求
1. 了解原子核外电子运动的基本特征，掌握s、p、d 轨道函数及电子云空间分布情况。
2. 掌握核外电子排布的一般规律及其与元素周期表的 关系。
3. 了解化学键的本质，掌握共价键键长、键角等概念。
4. 掌握杂化轨道理论的要点，能应用该理论说明一些 分子的空间构型。
5. 了解分子间力和晶体结构及对物理性质的影响。
n 的取值：n = 1，2，3，…
n = 1，2，3，4, ···对应于电子层K，L，M，N, ···
(2) 角量子数 l：原子轨道形状
l 的取值：l = 0,1,2,3,···, (n – 1) l = 0,1,2,3 的原子轨道习惯上分别称为s、p、d、f 轨道。
(3) 磁量子数 m：原子轨道空间取向
d 轨道, m=-2,-1,0,+1,+2有五个伸展方向
原子轨道的角度分布图
Electron spin visualized
5.2.2 核外电子分布原理与方式
原子核外电子的分布要服从以下规则：
泡里不相容原理：在同一个原子中,不允许两个电
子的四个量子数完全相同。即，同一个原子轨道最多 只能容纳两个电子，且自旋相反。
能量最低原理：核外电子在原子轨道上的排布，必 须尽量占据能量最低的轨道。
洪德规则：当电子在n, l 相同的数个等价轨道上分 布时，每个电子尽可能占据磁量子数不同的轨道且自 旋平行。
当相同能量的轨道为全充满或半充满的状态时，能量较低。
能级分组
把(n+0.7l)值的整数位相同的能级分为一组，得到如下表所 示的能级分组。
思考：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间、金属铜中铜原子与铜原子之间，H2O
中氢原子与氧原子之间各有什么键？ 答：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间是离子键；金属铜中铜与铜之间是金 属键，在水中， H2O分子中H原子与O原子之间存在共价键， H2O间存在分 子间作用力和氢键。
共价键的特性 P205-10