第一章 原子结构与键合

三、元素周期表
元素----具有相同核电荷数的同一类原子为一种元素。 元素 具有相同核电荷数的同一类原子为一种元素。 具有相同核电荷数的同一类原子为一种元素 元素周期表是元素周期律的具体表现形式， 元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映了元素 之间相互联系的规律， 之间相互联系的规律，元素在周期表中的位置反映了那个 元素的原子结构和一定的性质。 元素的原子结构和一定的性质。
第一章
原子结构与键合
1
材料的性能
取决于
内部结构
包括
原子结构
原子键合
原子排列
包括
显微组织
晶 体
包括
非晶体
规则排列
不规则排列
2
2
第一节 原子的结构
一、原子结构
1.原子是由质子和中子组成的原子核，以及核外的 原子是由质子和中子组成的原子核， 原子是由质子和中子组成的原子核 电子所构成的。 电子所构成的。 中子呈电中性，质子带正电。 中子呈电中性，质子带正电。 原子为电中性，质子数与电子数相等。 原子为电中性，质子数与电子数相等。 原子的体积很小，直径约为10 数量级， 原子的体积很小，直径约为 -10m数量级，而其 数量级 原子核直径更小，仅为10 数量级。 原子核直径更小，仅为 -15m数量级。 数量级 原子的质量主要集中在原子核内。 原子的质量主要集中在原子核内。
共价键
1. 相邻原子通过共用 电子对结合。 电子对结合。 2. 键合强，有方向 键合强， 性。 3. 熔点、硬度高，不 熔点、硬度高， 导电， 导电，导热性有好 有差。 有差。 4. 金刚石、SiO2 金刚石、
金属键
1. 金属正离子于自由 电子相互吸引。 电子相互吸引。 2. 键合较强，无方向 键合较强， 性。 3. 熔点、硬度有高有 熔点、 低，导热导电性 好。 4. Fe、Al、W、Hg
原子结构1.swf
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二、原子的电子结构
描述原子中一个电子 的空间位置和能量可 用四个量子数表示。 用四个量子数表示 。 多电子的原子中， 多电子的原子中 ， 核 外电子的排布规律遵 循三原则， 循三原则，即： 能量最低原理 Pauli不相容原理 不相容原理 Hund规则 规则
1．主量子数n ．主量子数 决定原子中电子能量以及 与核的平均距离， 即电子 与核的平均距离 ， 所处的量子壳层。 所处的量子壳层。 2．轨道角量子数 ．轨道角量子数l 给出电子在同一量子壳层 内所处的能级（电子亚 层）。 3．磁量子数 ．磁量子数m 给出每个轨道角动量量子 数的能级数或轨道数。 数的能级数或轨道数。 4．自旋角量子数 ．自旋角量子数s 反映电子不同的自旋方向。 反映电子不同的自旋方向 。
A、NaOH 、 D、H2S 、 G、CO2 、 B、 NaCl 、 E、 Cl2 、 H、 Na2O2 、 C、NH4Cl 、 F、HCl 、
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2. 关于共价键的说法正确的是：D 关于共价键的说法正确的是： A）金属原子在化学反应中只能丢失电子，因而 ）金属原子在化学反应中只能丢失电子， 不能形成共价键； 不能形成共价键； B）离子化合物中不可能含有共价键； ）离子化合物中不可能含有共价键； C）共价键也存在电子得失； ）共价键也存在电子得失； D）由共价键形成的分子可以是单质分子，也可 ）由共价键形成的分子可以是单质分子， 以是化合物分子 3. 下列化合物分子中只有共价键的是： 下列化合物分子中只有共价键的是： D A)BaCl2 B)NaOH C)(NH4)2SO4 D)H2SO4 24
以共用电子对所形成分子的化合物叫做共价化合物 共用电子对所形成分子的化合物叫做共价化合物
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判断： 判断：
含有共价键的化合物一定是共价化合物 错，如：NaOH Na2SO4 全部由非金属元素组成的化合物一定是 共价化合物 错，如 NH4Cl 等铵盐 在气态单质分子里一定有共价键 错，He、Ne等稀有气体 、 等稀有气体
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2-3 表示方法：电子式、结构式 表示方法：电子式、
在化学上常用一根短线 表示一对共用电子，例H-H O=O、Cl-Cl、H-Cl，其余的 电子不标出。这样的式子叫 结构式。
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共价键通常表示形式： 共价键通常表示形式：
rr rr rr rr
iii iii iii iii
rrr rrr rrr rrr
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一、原子核 外电子排布 遵循的原理 和规则
每个原子轨道上最多只能容 纳两个自旋状态不同的电子。 纳两个自旋状态不同的电子。 能量最低原理
原子核外电子在排布时要先 泡利不相容原理 占有能量低的轨道， 占有能量低的轨道，然后再 洪特规则 依次进入能量较高的轨道， 依次进入能量较高的轨道， 这样使整个原子处于最低的 能量状态。 能量状态。 电子排布式 二、原子核 原子核外电子在能量相同的各个轨 外电子排布 道上排布时， 道上排布时，电子尽量分占不同的 的表示式 原子轨道，且自旋状态相同，这样 且自旋状态相同， 原子轨道，轨道表示式 整个原子的能量最低。 整个原子的能量最低。
2-2. 成键原因： 成键原因： （1）通过共用电子对，各原子最外层电子数 ）通过共用电子对， 目一般能达到饱和，由不稳定变稳定； 目一般能达到饱和，由不稳定变稳定； （2）两原子核都吸引共用电子对，使之处于 ）两原子核都吸引共用电子对， 平衡状态； 平衡状态； （3）原子通过共用电子对形成共价键后体系 ） 总能量降低。 总能量降低。
的相互作用。（即原子间的静电作用.） 的相互作用。（即原子间的静电作用 ） 。（即原子间的静电作用
（4）成键条件：一般由同种或不同种非金属与非金属 ）成键条件：
元素原子形成。 如 元素原子形成。(如：HCl O2 CH 4 H2O等) 等 （5）存在范围：非金属单质 2、 O2 )、共价化合物 ）存在范围：非金属单质(H 、共价化合物(NH3、 CH 4 、H2O)、离子化合物 、离子化合物(NaOH、 NH4Cl) 、
每个质子和中子的质量大致为1.67X10-24g， 每个质子和中子的质量大致为 ， 电子的质量约为9.11X10-28g，仅为质子的1/1836。 电子的质量约为 ，仅为质子的 。
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图为镁 原子序数12)原 图为镁(原子序数 原 原子序数 子结构中K,L和 M量子 子结构中 和 量子 壳层的电子分布状况. 壳层的电子分布状况 从内到外，依次为 从内到外， K壳层 壳层(n=1), 壳层 L壳层 壳层(n=2), 壳层 M壳层 壳层(n=3). 壳层
例：判断下列各组物质的熔点高低： 判断下列各组物质的熔点高低： MgCl2 > NaCl ； NaF > NaCl
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2、共价键 、 2-1 概念
（1）定义：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。 ）定义：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。 （2）成键微粒：原子。 ）成键微粒：
（3）成键本质：原子间通过共用电子对所产生的强烈 成键本质：原子间通过共用电子对 共用电子对所产生的强烈 成键本质
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二次键（物理键） 二次键（物理键）
不依靠电子的转移或共享， 不依靠电子的转移或共享， 靠原子间的偶极吸引力结合
包括
分子键
1. 分子或分子团显弱 电性，相互吸引。 电性，相互吸引。 2. 键合很弱，无方向 键合很弱， 性。 3. 熔点、硬度低，不 熔点、硬度低， 导电，导热性差。 导电，导热性差。 4. 塑料、石蜡 塑料、
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【课堂练习】 课堂练习】
1. 下列物质中，含有共价键的化学式是 下列物质中， _______________________________； ； A、C、D、E、F、G、H、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 只含有共价键的化学式是_______________（ （ 只含有共价键的化学式是 D、 E、 F、 G、 填 序号）？ 序号）？
氢键
1. 类似分子键，但氢 类似分子键， 原子起关键作用。 原子起关键作用。 XH-Y 2. 键合弱，有方向 键合弱， 性。 3. 熔点、硬度低，不 熔点、硬度低， 导电，导热性好。 导电，导热性好。 4. 水、冰、DNA
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1、离子键 、
定义：使阴、阳离子结合成化合物的静电作用 定义：使阴、阳离子结合成化合物的静电作用
c.活泼金属与活泼非金属形成的化合物 活泼金属与活泼非金属形成的化合物 -----典型金属氧化物等 典型金属氧化物等
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影响离子键强弱的因素： 离子半径和离子电荷
离子半径越小， 离子半径越小，离子键就 越强 ； 离子带电荷越多， 离子带电荷越多，离子键就 越强 。 离子键越强， 离子键越强，破坏它所需能量就 越高 。 离子键的强弱主要影响离子化合物的熔沸点， 离子键的强弱主要影响离子化合物的熔沸点， 离子键越强，熔沸点就越高 离子键越强，熔沸点就越高。
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第二节 原子键合
一、键合种类
原子键合
分为
一次键
即
二次键
即
通过价电子的转移 或共用两原子的电 子云达到稳定结构
不依靠电子的转移 或共享，靠原子间 或共享， 的偶极吸引力结合
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一次键（化学键） 一次键（化学键） 通过价电子的转移或共用两原 子的电子云达到稳定结构
包括
离子键
1. 正负离子相互吸 引。 2. 键合很强，无方向 键合很强， 性。 3. 熔点、硬度高，固 熔点、硬度高， 态不导电， 态不导电，导热性 差。 4. NaCl、CrO2、 Al2O3
食盐
NaCl的制取： NaCl的制取： 2Na + Cl2==== 2NaCl 的制取 Na原子、Cl原子形成NaCl的自述 Na原子、Cl原子形成NaCl的自述 原子 原子形成NaCl
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点燃
NaCl的晶体结构模型 NaCl的晶体结构模型114
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NaCl形成的微观过程 NaCl形成的微观过程