无机及分析化学：第六章 原子结构
无机及分析化学 第六章原子结构
Calculated value/nm 656.2 486.1 434.0 410.1 Experimental value/nm 656.3 486.1 434.1 410.2
n为整数1，2，3….，称为量子数
关于轨道能量量子化的概念. 电子轨道角动量的量子化也意味着能量量子化. 即原子只能处于上述条件所限定的几个能态, 不可能存在其他能态.
指除基态以外的其余定态. 各激发态的能量随 n 值增大而增高. 电子只有从外部吸收足够能量时才能到达激发态.
定态(stationary state)：
—
磁量子数，
取值：
m= 0，±1, ±2， ±3 ……
m依赖于l，
取(2 l +1)
个值。
通过一组
特定的
n, l,m
就可得到
一个相应的
ψ n, l,m (x.y.z),
每个波函数
ψn, l,m（x.y.z）
即表示
原子
1913年，28岁的Bohr
建立了Bohr理论.
Bohr 理论的主要内容
（1） 玻尔模型认为, 电子只能在特定的轨道上绕核运动。 特定轨道上 电子的角动量M只能等于h/2的整数倍：
轨道角动量的量子化意味着轨道半径受量子化条件的制约, 图中示出的这些特定轨道, 从距核最近的一条轨道算起, n值分别等于1,2,3,4,5,6,7.
波函数 = 薛定锷方程的解 = 原子轨道
1. 求解
结果之一：
ψn. l m（x.y.z）
量子力学把
求解
波动方程
使用
特定的
常数
n, l, m
量子数。
其中：
无机及分析化学知识点总结
无机及分析化学知识点总结一、无机化学基础知识：1. 原子结构：原子由原子核（质子和中子）和电子构成，原子序数为质子数。
2. 元素周期律：元素按照原子序数排列，并随着原子序数的增加，性质呈现周期性变化。
3. 化学键：化学键是原子间的相互作用，包括离子键、共价键和金属键。
4. 离子反应：离子反应是指由离子生成和离子消失所引起的反应。
5. 酸碱反应：酸和碱在一起所发生的反应。
6. 氧化还原反应：氧化还原反应是指发生电子转移的化学反应，包括氧化反应和还原反应两个方面。
7. 配位化合物：含有配位体（通常为有机物）的化合物，含有金属离子和配体。
与配体的配位方式及其个数决定配位化合物的性质。
8. 晶体结构：晶体是由原子、离子或分子等规则排列而成的有固定空间结构的物质，晶体结构可以分为离子晶体、共价晶体和分子晶体等。
9. 化学分析：化学分析是通过化学方法研究物体的组成、结构、性质以及它们之间的相互作用。
包括定性分析和定量分析。
二、重要无机化合物：1. 氯气：氯气是一种常见的强氧化剂，可用于水处理、漂白等方面。
2. 溴水：溴水是一种含溴的水溶液，常用于消毒、杀菌等方面。
3. 三氧化二砷：三氧化二砷是一种无机化合物，是一种有毒物质，可用于杀虫剂、木材防腐等领域。
4. 硫酸：硫酸是一种强酸，是化工行业中最重要的化学品之一，广泛应用于肥料、矿产、纺织、制药、电镀、石油加工等领域。
5. 硝酸：硝酸是一种强酸，广泛用于肥料、矿产、冶金、石油加工等领域。
6. 碳酸盐：碳酸盐是一种广泛存在于自然界中的化合物，包括方解石、白云石、菱镁矿等，广泛用于建筑材料、玻璃制造等领域。
7. 氧化铁：氧化铁是一种广泛存在于自然界中的化合物，包括血矾石、赤铁矿、磁铁矿等，广泛用于颜料、磨料、电子材料等领域。
8. 二氧化硅：二氧化硅是一种广泛存在于自然界中的化合物，是硅酸盐矿物的主要成分，广泛用于电子材料、建筑材料、化妆品等领域。
三、分析化学基础知识：1. 分析化学基本规律：分析化学基本规律包括质量守恒定律、能量守恒定律、电荷守恒定律和物质守恒定律。
无机化学原子结构
无机化学原子结构无机化学是研究无机化合物的合成、结构、性质及其在工农业中应用的一门学科。
原子结构是无机化学的基础，它涉及到原子的组成、结构、性质以及原子与其他物质之间的相互作用等方面。
下面将从电子结构、原子轨道、原子能级等多个方面介绍原子结构的相关内容。
电子结构是原子结构的关键组成部分。
根据量子力学的理论，电子在原子中分布在不同的能级上。
每个能级具有特定的能量，并且每个能级可以容纳一定数量的电子。
根据泡利不相容原理，每个能级上的电子自旋方向必须相反，即一个能级最多容纳两个电子。
当外层电子能量最高时，原子稳定性最好。
原子轨道是描述电子在原子中运动的概念。
原子轨道主要分为s、p、d、f四种轨道。
s轨道是最靠近原子核的轨道，能容纳最多两个电子。
p轨道是次于s轨道的轨道，能容纳最多六个电子。
d轨道是再次次于p轨道的轨道，能容纳最多十个电子。
f轨道是最外层的轨道，能容纳最多十四个电子。
原子轨道的结构决定了原子性质的差异，如化合价、键合方式等。
原子能级是描述原子能量的概念。
每个原子能级对应一个能量值，随着能级的增加，能量也相应增加。
根据原子能级的性质，可以将电子分为基态电子（处于最低能级）和激发态电子（处于高能级）。
当原子受到外界能量的激发时，基态电子会跃迁到高能级，从而形成激发态。
激发态电子在不稳定的情况下，会通过放射能量的方式返回到基态，这种现象称为原子的激发和辐射。
原子结构还涉及到原子的核和电子的相互作用。
原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
质子和中子都存在于原子核的非常小的空间中，它们之间存在着强相互作用力，使得原子核的结构非常稳定。
电子则围绕着原子核旋转，电子和原子核之间的相互作用力称为库仑力。
这种库仑力使得电子在原子轨道中保持相对稳定的运动，从而维持着原子的稳定性。
总之，原子结构是无机化学的基础，它涉及到原子的电子结构、原子轨道、原子能级等多个方面。
通过对原子结构的研究，我们可以了解原子的性质和行为规律，从而为无机化学的研究和应用提供基础。
无机及分析化学：第六章 原子结构
第八章原子结构和元素周期系8.1、人类认识原子结构的简单历史元素互相化合时质量关系的基本定律1、质量守恒定律2、定组成定律3、倍比定律Dalton原子论在化学发展中的作用。
十九世纪原子分子论的论点的归纳。
二十世纪初，量子论和光子学说的发展。
8.2、核外电子的运动状态8.2.1核外电子运动的量子化特征――氢原子光谱和Bohr（玻尔）理论它们的特征是：P123（１）不连续的线状光谱，从红外区到紫外区呈现多条具有特征波长的谱线。
（２）从长波到短波，Hα至Hδ等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。
这几条谱线称为Balmer系。
Bohr提出的原子模型的假设，成功地解释了氢原子线状光谱的成因和规律。
8.2.2、核外电子运动的波粒二象性光具有波粒二象性。
1924年，De Broglie预言：假如光具有二象性，那么微观粒子在某些情况下，也能呈现波动性。
例如：目前，电子衍射显微镜等。
波长：λ = h / mυm粒子的质量，υ，粒子运动速度，h = 6.626×10－34 Js ，Planck, M. （普朗克）常数式左边是电子的波长，表明它的波动性的特征。
右边是电子的动量，代表它的粒子性。
通过Planck常数h，把电子的粒子性和波动性定量地联系起来了。
8.2.3、测不准原理电子具有波粒二象性。
微观粒子与经典力学中的宏观物体的运动状态不同。
不能用位置和速度的物理量来准确地描述电子的运动状态。
Heisenberg（海森堡）提出微观粒子的位置和动量之间的测不准原理。
8.2.4、核外电子运动状态的描述１、波函数拿住一条绳子的一头，上下摆动，就可以看到在一维平面上的波动。
在纵坐标的方向可以度量出波的振幅的大小。
在横坐标方向则不存在什么波动。
每个波的振幅是其位置坐标的函数。
这个函数就波函数。
电子在原子核外空间运动的波动性，也可以用波函数来描述。
为了描述电子的运动规律，Schrodinger（薛定谔）提出了一种波动方程。
《无机及分析化学》1-12章习题答案
第一章 气体和溶液 (15页)
17. 聚沉能力由大到小排列： A. 100 mL0.005mol·L-1KI 和100 mL0.01mol·L-1
AgNO3 制成的为正溶胶，所以排列顺序为： AlCl3 K3[Fe(CN)6] MgSO4 (电荷同由小到大) B. 100 mL0.005mol·L-1 AgNO3和100 mL0.01mol·L-1 KI制成的为负溶胶，所以排列顺序为： K3[Fe(CN)6] AlCl3 MgSO4(电荷同由大到小)
13.
2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g)
n平衡
1.90
0.95 1.10
K K p( p ) B K C ( Rp T ) B
c(ScO (2S)O c3()O2)RpT1
1.1208.0 010.31 1.2 90.9 58.31151 00.5 031
第三章 化学反应速率和化学平衡 (56页)
V=1425∕900=1.58 L
c=1 25.2 0∕1.5.81 0 =.0 151 .80m1 o8 l·.L6 0 -1 0 9. 40.:0 6.6 00 :5.33 1:2:1
T bm B 0 .05 0 1 .50 00 M K b m A0 .51 9 .0 20 1g 8 m 0-1o
⑸ 减小容器体积
n(Cl2)增大
⑹ 减小容器体积
p(Cl2)增大
⑺ 减小容器体积
K⊖不变
⑻ 升高温度
K⊖增大
⑼ 升高温度
p(HCl)增大
⑽ 加N2 ⑾ 加催化剂
无机及分析化学——原子结构和周期律
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几种元素的原子光谱
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一、氢原子光谱(3/3)
可见光区的这几条明显的谱线
叫巴尔麦线系：从Hα到Hδ，谱 线间距离越来越小，呈现出明
显的规律性，这一规律被巴尔
麦总结为如下关系，谱线频率
R
1
22
Байду номын сангаас
1
n2
, 常数 R 3.2891015 ,n 3, 4,5, 6
对原子结构的认识是从氢原子光 谱开始的，光谱可分为下列两类：
连续光谱： 如太阳的白光经棱镜分光后可 得到由红到紫的连续光谱，通 常炽热的气体、液体、固体均 可产生连续光谱。
线状光谱： 又称原子光谱，化学元素在高温火焰、电火花作用下，气态原子（离 子）被激发，从高能级跃迁回到低能级时也能发出不同波长的光，但 经棱镜分光后，只能看到 几条亮线。如钠可观察到两条明显的黄线。
氢光谱的精细结构，更不能解释多电子原子的结构。这是玻尔理论自
身的不足造成的，因为它并没有摆脱经典力学的束缚（固定的轨道），
虽然引入了量子化条件，但非常生硬。微观粒子的运动状态必须用全
新的量子力学理论才能完整的描述。
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三、微观粒子的波粒二象性
1、光的波粒二象性
实验基础：光的干涉、衍射 —— 波动性
P mv
结论： 电子具有波粒二象性
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电子衍射实验
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四、海森堡测不准原理
测不准原理：在经典力学中，物体的位置和速度可同时准确测定，但原
子核外的电子，由于质量太小，速度太快，量子力学认为：其位置和速
度不能同时准确测定。海森堡提出了测不准原理的如下数学形式。
最新南京大学第五版无机及分析化学第三章原子结构
内出现的几率即几率密度。
3. 氢原子的波函数
氢原子是最简单的原子，它的薛定谔方程有精解。 在解方程中有两点说明：
（1）为了求解和讨论方便起见，通常将直角坐标变 换成球坐标。 Ψ(r,,) = R(r)Y(,)
R(r)只与距离有关，称为波函数的径向部分； Y(,)只与角度有关，称为波函数的角度部分。
z
由角度分布函数式作图。
1 YS 4π
z
+
x
x
S原子轨道角度分布图是一个 y 闭合球面，在球面内为正值，以 “+”表示。
（2）p原子轨道
z
30°
3 Y pz cos 4π
+θ
－
60°
x,y
呈双球面，曲线区域内正、负号表示Ypz值的正、负。
p轨道有三种空间取向，分别为px, py, pz，它们的 原子轨道角度分布图形状相似，但对称轴不同，或 极大值方向不同。
n 电子层 l 电子亚层 m 轨道数 n2 电子数 2n2
1 K 0 1s 0 1 1 0 2s 2 L 1 2p 0 3s 0 1 3 M 1 3p 2 3d 0 3s 1 3p 4 N 2 3d 3 3f
0 0,±1 1 4 3
0,±1 0,±1, ±2 3 9 5
0 0,±1 1 3
0,±1, 0, ±1, ±2 ±2, ±3 5 16 7
l 值和光谱学上符号的关系为
亚层
s
p
d
f
g
h
3. 磁量子数m n = 1(K层)：l=0
m = 0，±l ，±2... ±l 1s 2s、2p 3s、3p、3d 4s、4p、4d、4f
生物工程专业《无机及分析化学》教学大纲
生物工程专业《无机及分析化学》教学大纲生物工程专业《无机及分析化学》教学大纲（课程编码：061B15 ）一、课程说明课程总学时102节，周学时3，学分5分，开课学期第1、2学期。
1、课程类别：无机及分析化学是高等师范院校生物工程专业（本科）的一门重要的专业基础必修课程。
是立足于新的一门课程体系基础之上，对原来无机化学和分析化学课程的基本理论，基本知识进行优化组合，有机结合而成的一门课程。
它对学生的专业学习起着承前启后的作用。
2、课程教学目标与要求：无机及分析化学课程设置的目的是：使学生理解近代物质结构理论、化学热力学、化学平衡理论、元素化学、氧化还原和电化学的基本原理的基础知识，以及物质组成的化学分析法及有关理论。
要求学生掌握水溶液中的化学平衡及其在分析化学中的应用，掌握重要的化学分析法（滴定分析法、重量分析法）了解分析化学中的仪器分析方法（光度分析法、电位分析法和色谱分析法）。
随着生物学的发展，越来越多地需要运用化学概念和方法去解决生物学问题。
通过教学要求，学生能将化学基础与生物学知识相结合，应用分析化学的手段去研究化学元素和化学物质在生物体内的作用，及与生命的关系。
3、参考教材与参考书目：（1）《无机化学》第三版（上、下册）北京师范大学等编，高等教育出版社。
（2）《普通化学原理》华彤文等编，北京大学出版社。
（3）《分析化学》第三版华中师范大学，东北师范大学，陕西师范大学编写，高等教育出版社出版。
4、课程教学重点与难点：化学平衡，电离平衡，氧化还原平衡，配位平衡。
原子结构，分子结构。
5、课程教学方法与手段：本课程采用课堂讲授、讨论、多媒体教学并以实验教学与操作和多媒体模拟实验相结合的多种手段开展教学。
6、课程考核方法与要求：本课程成绩考核的主要方式为笔试，课程成绩以期末考试成绩为主，占总成绩60％，期中考试占总成绩25％，平时考核成绩占15％。
命题要求覆盖大纲，题型灵活，难易适中，着重考查学生对基本理论的掌握程度以及理论联系实际，分析问题的能力。
无机及分析化学 6化学键和晶体结构
键B能r－依Br次递22减8 ； 193
C－H 109
414
➢单I－键I 、双2键67及叁键1的51键长依次O－缩H短，9键6 能依次4增64大，
但与单键并非两倍、叁倍的关系。
3、键角
当一个原子同另外两个原子结合形成化学键 时,•它们核间距的夹角称为键角。
利用键角和键长数据,可以表征 分子的空间结构。从而解释分子的 某些性质。
0
0.4
典型
共价键
H—Br 0.7
H—Cl 0.9
H—F 1.9
Na—F
3.1 典型 离子键
极性
小
大
离子键和共价键之间，并非可以截然区分的。 可将离子键视为极性共价键的一个极端，而另 一极端则为非极性共价键。
6.1.2现代价键理论
1927年, Heitler 和 London 应用量子力学研究 H2分子结构, 初步解答了共价键的本质
分子晶体──晶体的结点是分子。
原子晶体──晶体的结点是原子。
金属晶体──晶体的结点是金属原子或离子。
不同类型的晶体，物理性质差别很大，如熔沸点， 导电性，溶解性，硬度等等。
6.1共价键与原子晶体
共价键: 分子中原子间通过共用电子对结合而成 的化学键
H·+ ·H = H:H
●
:Cl·+ ·Cl: = :Cl:Cl:
↑↓时： 系统能量降低，核间电子密度大，可形成共价键
2 现代价键理论
电子配对法 (VB): 量子力学为基础 共价键的本质—原子轨道重叠
原子轨道重叠， 即波 函数叠加，两个原子共用 自旋相反的电子对，两个 原子核之间的电子几率密 度大，吸引原子核而形成 共价键。
成键的原理
(1)A、B两原子中自旋方向相反的未成对电子可以相 互配对形成共价键，自旋相反的单电子配对会放 出能量，从而降低体系的能量 ——能量最低原理
无机化学原子结构
无机化学原子结构
无机化学是关于非有机物的研究，其原子结构由空间分子结构和核结构组成。
空间分子结构指物质的真实结构，而核结构是由原子核的结构组成，它由原子核和原子核外的电子构成。
首先，原子核结构包括核子和中子。
核子是原子核内的结构元素，它由原子核发射出的小点组成，可以由质量数和发射能量来描述。
原子核中的中子由原子核发射出的小点组成，可以由质量数和发射能量来描述。
其次，原子核外的电子结构可被分为电子层和电子层内的电子结构。
电子层由电子结构组成，它指电子组成原子的层次结构，如
1s,2s,2p,3s,3p,3d等加以形成，可以描述电子结构中各个电子能级的特征，比如它们的质量数和能量。
再次，原子核结构可以用空间分子结构来描述。
它是一种由原子核及其中的各原子组成的空间图案，根据质量数，其中原子核的形状可以描述为球形或长方体形，其中的原子由不同数量的电子组成，并且有多种层次结构，以便随着原子核电子束断裂的变化发生相应变化。
最后，空间分子结构还可以用于描述无机化学元素的分子性质，如分子式、分子量、熔点、沸点、折射率等。
无机及分析化学原子结构127页PPT
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
无机及分析化学原子结构
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
无机化学及分析化学无机及分析化学复习精选全文
c(B)
c
b
cθ=1mol·l-1
对气相反应 a A（g) +Bb（ g) =dD（ g) +eE（ g)
K
P(D) d P
P(E
)
P
e
Pθ=100Kpa
P(
A)
P
a
P(B)
P
b
用相对平衡浓度和相对平衡分压来表示的
平衡常数称为标准平衡常数。
4
多重平衡规则
若一个化学反应式是若干相关化学反应式的代数和，在相 同温度下，该反应的平衡常数就等于其相应的平衡常数的 积（或商）。
HCl
NaCl 甲基橙 ------
NaHCO3 NaHCO3
V2
pH=3.9
CO2 CO2
NaOH
NaHCO3 Na2CO3 NaOH + Na2CO3 NaHCO3 + Na2CO3
16
3-24
有一Na3PO4 试样，其中含有Na2HPO4， 称取0.9947g，以酚酞为指示剂，用0.2881 mol·L-1HCl 溶液滴定至终点，用去 17.56ml。
29
原电池
2.原电池组成
负极(Zn片)反应：
Zn(s)
2e + Zn2＋(aq) 发生氧化反应
正极(Cu)反应：
Cu2+(aq) + 2e
Cu(s) 发生还原反应
电池反应：原电池中发生的氧化还原反应
电池反应=负极反应 + 正极反应
如
Zn(s) + Cu2+(aq)
Zn2＋(aq) + Cu(s)
30
条件：
A.指示剂用量 B.溶液酸度 C.注意事项 充分振摇，干扰离子事先去除
无机及分析化学(第三版)第6章PPT课件
2 M n O 4 － ＋ 1 0 C l － ＋ 1 6 H ＋ ＝ 2 M n 2 ＋ ＋ 5 C l 2 ＋ 8 H 2 O
2021
14
例: 配平在碱性条件下进行的下列反应
M n 0 4 － + S O 3 2 －
M n O 2 + S O 4 2 －
M nO4－
2－
SO 3
M nO2 SO 42－
M n 0 4 － + 8 H + + 5 e＝ M n 2 + + 4 H 2 O 2 C l－ ＝ C l2+ 2 e
3. 两个半反应相加，消去电子
2 × （ M n 0 4 － + 8 H + + 5 e ＝ M n 2 + + 4 H 2 O ）
＋5 × （ 2 C l－ 来自 C l2 + 2 e ）
2021
12
4. 依据氧化还原反应得失电子总数必须相等的原则， 5. 将两个半反应合并成一个配平的离子方程式。
Fe2+ = Fe3+ + e )×6
+)
6e + 6H+ + ClO3- = Cl- + 3H2O
6Fe2+ + 6H+ + ClO3- = 6Fe3+ + Cl- + 3H2O
∵反应是在稀H2SO4介质中，∴可以写出相应的分子方程式：
还原反应 氧化反应
M n O 4 － ＋ 2 H 2 O ＝ M n O 2 ＋ 4 O H － － 3 e
S O 3 2 － ＋ 2 O H － ＝ S O 4 2 － ＋ H 2 O ＋ 2 e
第六章 原子结构(无机及分析化学复习重点)
重点：掌握四个量子数的量子化条件及其物理意义；电子层、电子亚层、能级和 轨道等的含义； 运用不相容原理、能量最低原理和洪特规则写出一般元素 的原子核外电子排布式和价电子构型。
6.1 微观粒子的波粒二象性
6.1.1 氢光谱和波玻尔理论 氢光谱是由一系列不连续的光谱线所组成，在可见光区可得到 4 条比较明显的谱线。 I.巴尔麦指出这些谱线的波长服从如下公式：
（1） s 区：价电子构型为 ns
1～2
;
1～6
（2） p 区：价电子构型为 ns np ; （3） d 区：价电子构型为(n-1)d Cr,3d 4s ,Pd,4d ）; （4） ds 区：价电子构型为（n-1）d ns ;
（5）
10 1～2 5 1 10 1～8
2
ns （少数例外，如
2
f 区：价电子构型为（n-2）f
1～14
ns (有例外)。
2
6.4.2 原子结构与元素基本性质
1．原子半径 原子半径是根据相邻原子的核间距测出的。 a. 同种元素的两个原子以共价单键连接时， 其核间距的一半叫做该原子的共 价半径。 b. 金属晶格中金属原子核间距的一半，叫做金属半径。 一般来说，同种元素：金属半径大于共价半径。 原子半径在元素周期表中的变化规律如下：
6
,d ,f
10
14
）或者半满（p
3
,d ,f ）的状
5
7
态时，能量较低，比较稳定。 ※（1）有些元素的原子核外电子排布比较特殊，不完全遵循以上三个原则。 （2）决定元素化学性质主要是原子的外层电子。价电子排布是指主族元素只 写出最外层 ns,np 轨道的电子排布；副族元素只写出（n-1）d,ns 轨道 的电子排布。 （3）原子轨道失电子的次序是 np,ns,(n-1)d,(n-2)f。
无机及分析化学教案
无机及分析化学教案第一章：绪论1.1 课程介绍了解无机及分析化学的概念、范围和重要性理解无机及分析化学在科学和工程中的应用1.2 化学基本概念物质的组成和分类元素和化合物的性质1.3 化学计量学物质的量的概念摩尔、摩尔质量和摩尔比例关系第二章：原子结构与元素周期律2.1 原子结构原子核和电子云电子层和能级2.2 元素周期律周期表的组成和结构元素周期律的规律2.3 元素性质的递变性原子半径的递变性金属性和非金属性的递变性第三章：化学键与化合物3.1 化学键的类型离子键、共价键和金属键键的极性和键的能力3.2 化合物的结构离子晶体、共价晶体和金属晶体分子结构和空间结构3.3 化合物的性质熔点、沸点和溶解度电离度和酸碱性第四章：无机化学反应4.1 酸碱反应酸碱的定义和分类酸碱反应的原理和类型4.2 氧化还原反应氧化还原反应的基本概念电子转移和电荷守恒4.3 沉淀反应沉淀的形成和溶解溶度积和溶解度规律第五章：分析化学方法5.1 定性分析定性分析的基本概念和方法常规分析方法和现代分析方法5.2 定量分析定量分析的基本概念和方法滴定法、原子吸收光谱法和质谱法5.3 样品处理和数据处理样品处理的方法和技术数据处理的基本原则和方法第六章：溶液与浓度6.1 溶液的基本概念溶液的定义和组成溶剂和溶质的分类6.2 溶液的浓度摩尔浓度、质量浓度和体积浓度浓度计算和稀释公式6.3 溶液的配制和保存实验室常用溶液的配制方法溶液的保存和注意事项第七章：酸碱平衡与缓冲溶液7.1 酸碱平衡的基本概念酸碱的定义和分类酸碱反应的平衡常数7.2 缓冲溶液的原理和制备缓冲溶液的定义和作用缓冲溶液的制备方法和选择7.3 酸碱滴定滴定法的原理和类型标准溶液的制备和滴定操作第八章：氧化还原平衡与电化学8.1 氧化还原平衡氧化还原反应的基本概念电子转移和电荷守恒8.2 电化学基本原理原电池和电解池的原理电位和电动势的定义和计算8.3 电化学分析方法电位滴定和库仑滴定电化学发光和原子吸收光谱法第九章：光谱分析与色谱法9.1 光谱分析的基本原理紫外-可见光谱、红外光谱和核磁共振光谱光谱分析的应用和选择9.2 色谱法的基本原理气相色谱法、液相色谱法和色谱-质谱联用色谱法的应用和操作技巧9.3 现代分析仪器质谱仪、原子吸收光谱仪和X射线荧光光谱仪扫描电子显微镜和透射电子显微镜第十章：现代化学分析方法10.1 原子吸收光谱法原子吸收光谱法的原理和仪器标准曲线和样品分析方法10.2 质谱法质谱法的原理和仪器质谱图的解析和应用10.3 核磁共振波谱法核磁共振波谱法的原理和仪器核磁共振谱图的解析和应用重点解析1.1 课程介绍、1.2 化学基本概念、1.3 化学计量学重点：无机及分析化学的概念、范围和重要性；物质的组成和分类；元素的性质；化学计量的相关计算。
《无机化学原子结构》课件
电子数等于质子数，决定了元素的化合价。
原子的电子排布
01
02
03
泡利不相容原理
同一能级上不能有两个或 更多的相同自旋状态的电 子。
洪特规则
在等价能级上，电子优先 以自旋方向相同的方式排 列。
能量最低原理
电子优先占据能量最低的 轨道。
原子的能级与跃迁
原子的能级由主量子数、角量子数和磁量子数决 定。
反应。
非金属元素的原子结构与性质
非金属元素原子的最外层电子 数通常较多，容易形成共价键
。
非金属元素在固态下通常呈 现共价晶体或分子晶体，具
有较高的熔点和沸点。
非金属元素在气态和液态时表 现出明显的非金属特性，例如 氧化性、还原性、电负性等。
金属元素的原子结构与性质
01
金属元素原子的最外层电子数较少，容易失去电子成为正离子 。
当原子吸收或释放能量时，电子可以从一个能级 跃迁到另一个能级。
跃迁的能量差决定了光谱线的波长，不同的光谱 线对应于不同的元素和化合物。
02
原子轨道理论
原子轨道的概念与分类
原子轨道的概念
原子轨道是指描述电子在原子核周围 运动状态的波函数。
原子轨道的分类
根据电子云的形状和空间取向，原子 轨道可分为s、p、d、f等类型。
《无机化学原子结构 》ppt课件
xx年xx月xx日
• 原子结构概述 • 原子轨道理论 • 元素周期表与原子结构 • 原子结构与元素性质的关系 • 无机化学中的重要原子结构
目录
01
原子结构概述
原子的基本组成
01
原子由质子、中子和电子组成。
02
质子数决定了元素的种类，而中子数则影响同位素 的种类。
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第八章原子结构和元素周期系8.1、人类认识原子结构的简单历史元素互相化合时质量关系的基本定律1、质量守恒定律2、定组成定律3、倍比定律Dalton原子论在化学发展中的作用。
十九世纪原子分子论的论点的归纳。
二十世纪初，量子论和光子学说的发展。
8.2、核外电子的运动状态8.2.1核外电子运动的量子化特征――氢原子光谱和Bohr（玻尔）理论它们的特征是：P123（１）不连续的线状光谱，从红外区到紫外区呈现多条具有特征波长的谱线。
（２）从长波到短波，Hα至Hδ等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。
这几条谱线称为Balmer系。
Bohr提出的原子模型的假设，成功地解释了氢原子线状光谱的成因和规律。
8.2.2、核外电子运动的波粒二象性光具有波粒二象性。
1924年，De Broglie预言：假如光具有二象性，那么微观粒子在某些情况下，也能呈现波动性。
例如：目前，电子衍射显微镜等。
波长：λ = h / mυm粒子的质量，υ，粒子运动速度，h = 6.626×10－34 Js ，Planck, M. （普朗克）常数式左边是电子的波长，表明它的波动性的特征。
右边是电子的动量，代表它的粒子性。
通过Planck常数h，把电子的粒子性和波动性定量地联系起来了。
8.2.3、测不准原理电子具有波粒二象性。
微观粒子与经典力学中的宏观物体的运动状态不同。
不能用位置和速度的物理量来准确地描述电子的运动状态。
Heisenberg（海森堡）提出微观粒子的位置和动量之间的测不准原理。
8.2.4、核外电子运动状态的描述１、波函数拿住一条绳子的一头，上下摆动，就可以看到在一维平面上的波动。
在纵坐标的方向可以度量出波的振幅的大小。
在横坐标方向则不存在什么波动。
每个波的振幅是其位置坐标的函数。
这个函数就波函数。
电子在原子核外空间运动的波动性，也可以用波函数来描述。
为了描述电子的运动规律，Schrodinger（薛定谔）提出了一种波动方程。
p127：ψ为波函数，E是总能量，V 是势能，m是电子的质量，h是Planck常数，x，y，z是空间方程。
这就是所说的薛定谔方程。
方程中包含着体现微粒性（如：m，E，V）和波动性（ψ）的两个物理量。
所以它能正确地反映微粒的运动状态。
２、四个量子数从Schrodinger 方程中求出ψ(x,y,z)的具体函数形式，即为方程的解。
它是一个包含n，l，m三个常数项的三变量(x,y,z)的函数，常用ψn,l,m(x,y,z)表示。
应当指出，并不是每个方程的解都是合理的，都能表示电子运动的一个稳定状态。
所以为了得到一个合理的解，就要求n，l，m不是任意的常数，而是要符合一定的取值。
在量子力学中把这类特定n，l，m称为量子数。
n为主量子数，取值为，n = 1，2，3，……，n；l 为角量子数，取值为，l = 0，1，2，……，( n－1)；m为磁量子数，取值为，m = 0,±1，±2，……，±l通过一组特定的n，l，m，就可以得到一个相应的波函数ψn,l,m(x,y,z)。
每一个ψn,l,m(x,y,z)表示原子中核外电子的一种运动状态。
（轨道）当主量子数增加时，电子的能量随着增加，其电子出现在离核的平均距离也相应增大。
在一个原子内，具有相同主量子数的电子，几乎在同样的空间范围内运动。
n相同的电子为一个电子层。
常用电子层的符号为：n = 1，2，3，4，5，6，7，……电子层符号：K，L，M，N，O，P，Q，……角量子数l确定原子轨道的形状，并在多电子原子中和主量子数一起决定电子的能级。
l = 0，1，2，3，4，……，(n－1)相应能级符号： s，p，d，f，g，……，如：n = 1，l = 0，为ψ1s，即1s电子。
n = 2，l = 0，为ψ2s，即2s电子。
n = 2，l = 1，为2p电子。
磁量子数m决定原子轨道在空间的取向。
某一种形状的原子轨道可以在空间取不同的伸展方向，得到几个空间取向不同的原子轨道。
由于m = 0，±1，±2，……，±l所以共有(2 l +1)个值。
如：这些状l = 0，m 可取值为0，一种，为s轨道。
l = 1，m 可取值为：+1，0，－1，即三种，为p轨道。
l = 2，m：+2, +1, 0, －1,－2，即五种，为d轨道。
l = 3，m：+3, +2, +1, 0,－1,－2,－3，即七种，为f 轨道。
原子轨道在空间有不同的取向，它们也是量子化的。
电子在空间的运动状态数（轨道数）等于磁量子数。
态的能量在没有外加磁场时是相同的，称为简并状态。
例如：p电子的三种空间运动状态，px，py，pz能量完全相同。
自旋量子数ms，在强磁场存在下，精密观察原子光谱，发现大多数谱线由靠得很近的两条谱线组成。
这是因为，电子在核外运动，还可以取数值相同，而方向相反的两种运动状态。
通常用↑和↓表示，称为自旋量子数，ms，取值：ms = ±1/2。
1/2仅为一种量子表示，而不表示数值的大小。
±则表示运动状态。
总之，有了四个量子数，可以定出一个电子在原子核外的运动状态，根据四个量子数数值间的关系则可以算出电子层中可能有的运动状态数。
需要四个量子数才可以全面确定电子的一种运动状态。
而三个量子数n，l，m，可以确定一个空间运动状态，即一个原子轨道。
各电子层可能有的状态数等于主量子数平方的二倍。
即状态数 = 2n2。
如： n = 1，l = 0，1s轨道，状态数 = 2×12 = 2。
n = 2，第二周期，状态数 = 2×22 = 8 个。
…………。
8.2.5、几率密度和电子云１、电子云的概念宏观物体，如：地球，围绕太阳运行；火车有其轨道，发射的炮弹也有其轨道。
也就是说宏观物体，位置和速度可同时测出来。
微观粒子，如：电子，具有波粒二象性，在核外的运动并不象宏观物体那样，沿着固定的轨道运动。
也就是说，我们不能同时确切地了解电子在某一瞬间在核外空间所处的位置和运动速度。
但是，我们能用统计的方法来判断电子在核外空间某一区域内出现的机会有多少，在数学上称为几率。
例如：在电子衍射实验中，对于一个电子在某一瞬间落在感光屏上哪一点我们无法知道，因为一个电子在感光屏上所引起的作用如此之小，甚至精密的仪器也无法觉察。
但是我们可以采用统计的方法，对大量电子进行多次重复测定，发现电子落在衍射环纹的亮环处的机会较多，即几率较大，而在暗环处的机会较少，即几率较小。
从图上可见，在离核越近的地方，小黑点越多、越密；离核越远，小黑点越稀疏。
这些密密麻麻的小黑点象一团带负电的云，把整个原子核包围起来，如同天空的云雾一样。
所以人们形象地称之为电子云。
即原子核外电子的运动状态可用统计的方法，用电子云形象化地来描述。
２、几率密度|ψ|2表示电子在核外空间某处出现的几率。
几率和几率密度的关系是：电子在核外空间某区域出现的几率等于几率密度与该区域总体积的乘积。
电子云是描述电子在核外空间运动的一种图象，也就是说是几率密度|ψ|2的具体图象。
波函数与电子云都是描述核外电子运动状态的，只是表现的形式不同。
电子在核外空间可以有各种不同的运动状态，每一运动状态有其相对应的波函数ψn,l,m(x,y,z)（如ψs，ψp，ψd，ψf等），以及几率密度|ψ|2（如|ψs|2，|ψp|2， |ψd|2， |ψf|2等）。
由于几率密度|ψ|2的空间图象就是该状态下电子云的空间图象，所以在核外空间处于不同运动状态的电子有不同的电子云分布或形状。
现将各种电子云的形状及特点简述如下：①s 电子云：它是球形对称的。
凡是 s 状态的电子，它在核外空间半径相同的各个方向上出现的几率相同，所以，s电子云的形状都是球形对称的。
②p 电子云：当 n = 1 时，只有s电子云。
而当 n = 2时，则有s电子云和p 电子云两种形式。
p电子云的形状（分布状况）与s电子云不同，它是沿着某一个轴的方向上电子出现的几率密度最大，在另外两个轴的方向上电子云出现的几率密度为零，而且在核附近电子出现的几率也几乎为零。
所以，p电子云的形状呈无柄的哑铃形。
此外，p电子云在核外空间可有px，py，pz三种不同的取向。
分数维③ d 电子云：当 n = 3时，除了有s和p电子云外，还有d电子云。
d电子云的形状比s和p电子云复杂，形状似花瓣，它在核外空间有五种不同的取向。
d电子云有dxy，dxz，dyz，dz2，dx2－y2五种。
dxy，dxz，dyz三种电子云彼此互相垂直，每种电子云的剖面有四个瓣，分别在xy，xz，yz 平面上，而且由坐标原点到每个瓣端的连线为各坐标的分角线。
dx2－y2的电子云剖面也有处于xy平面的四个瓣，但由坐标原点到瓣端连线正好在x轴和y轴上。
dz2电子云的剖面在z轴在xy平面上有一个圆形环。
④ f 电子云：当n = 4时，除了有s，p，d电子云外，还有f电子云。
它在空间有七种不同的取向。
由于f电子云的形状比较复杂，在这里就不作介绍了。
３、几率的径向分布几率的径向分布是指电子在原子核外距离为 r 的一薄层球壳中出现的几率随半径 r 变化时的分布状况。
常用符号D(r)表示。
用D(r)对 r 作图就得到几率的径向分布图（常称为电子的径向分布图）。
它反映了电子在距核 r 处的空间所有方向上出现的几率。
４、界面图电子绕核运动，电子可能出现在离核或近或远的地方，电子云没有明确的边界。
电子云（如1s电子）的界面图表示电子在界面以内的空间区域出现的几率很大（占95％），界面以外电子出现的几率很小。
1s电子云的界面为一球面。
类似地球大气边界。
氢原子1s电子的径向分布图为图中极大值正好在Bohr半径，r = a0 = 52.9 pm1s电子的几率密度在原子核附近处最大，随着半径的增加而下降，而球壳体积却随着半径的增加而上升。
这两个变化趋势相反的因素结合在一起，就会出现一个极大值。
在距离原子核很近的地方，虽然电子出现的几率密度最大，但由于球壳体积很小的缘故，电子出现的机会总的来说不会比别的地方多。
即几率的径向分布是很小的。
对于径向分布函数应注意：径向分布函数D(r)dr代表在半径为r 和r + dr 的两个球壳夹层内发现电子的几率。
D(r)与|ψ|2的物理意义不同，|ψ|2是几率密度，即指在核外空间某点附近单位体积内发现电子的几率。
而D(r)是指在半径为 r 的球面上单位厚度球壳内发现电子的几率。
由几个状态下电子的径向分布图可以看到。
p132：2s有两个峰，2p只有一个峰，但是它们都有一个半径相似几率最大的主峰。
3s有三个峰，3p有两个峰，3d有一个峰。
同样，它们的分布图也都有一个半径相似几率最大的主峰。
这些主峰离核的距离以1s最近，2s，2p次之，3s，3p，3d最远。