高中化学选修3物质结构与性质物质和结构知识点总结

化学

第一单元

第一节

一、原子的发现史

1.道尔顿原子模型 (1803年)

2.汤姆生原子模型(1903年)

3.卢瑟福原子模型(1911年)

原子中心有一个带正电荷的核,它的质量几乎等于原子的全部质量,电子在它的周围沿着不同的轨道运转,就象行星环绕太阳运转一样。

4.玻尔原子模型 (1913年)

(1)、氢原子光谱和玻尔的原子结构理论

a.连续光谱——无数波长连续的光形成

b.线状光谱——一些具有特定波长的光形成

★玻尔理论的三个基本观点：

(1) 原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动,并且不辐射能量；

2)不同轨道上运动的电子具有不同能量,而且能量是量子化的,轨道能量依n值(1、2、

3、·····)的增大而升高,n称为量子数。对氢原子而言,电子处在n=1的轨道是能量最低,称为基态,能量高于基态的状态,称为激发态；

(3)只有当电子从一个轨道(能量为E i)跃迁到另一个轨道(能量为E j)时,才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来,就形成了光谱。

5.量子力学模型 (1927~1935年)

二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述

1、原子轨道与四个量子数

(1)量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道.每个原子轨道须由三个量子数n、l 、m共同描述.

(２)四个量子数

①主量子数n: 描述电子离核的远近．

n取值为正整数１,２,３,４,５,６…

对应符号为Ｋ,Ｌ,Ｍ,Ｎ,Ｏ,Ｐ…

n 所表示的运动状态称为电子层

规律: 每层的能级数值=电子层数

②角量子数l :描述(电子云)原子轨道的形状．对于确定的n值,l共n个数值．

l 取值为 0,１,２,３… (n-1)．

符号为 s, p, d, f 等．

若电子n、 l 的相同,则电子的能量相同．

在一个电子层中,l 的取值有多少个,表示电子层有多少个不同的能级．

规律: 每层的能级数值=电子层数

③磁量子数m: 描述磁场中原子轨道的能量状态

m可以取0、±1、±2 …±l共(2l +1)个数值.

如l =0, m只可以取0,对应的谱线只有一条.

如l =1, m可以取0, ±1,对应的谱线有三条.

n、 l 、m确定,原子轨道就确定了.

S能级 1个原子轨道

P能级 3个原子轨道

d能级 5个原子轨道

f能级 7个原子轨道

规律: 每个能级上的原子轨道数= 2l +1

④自旋量子数ms:描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态(简称为电子自旋状态).

处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种.

分别用ms =+1/2(通常用符号↑表示).

ms= -1/2 (通常用符号↓表示).

(3)量子数和原子轨道的关系

2.原子轨道的图像和电子云

(1)原子轨道的图像描述

根据量子力学理论,将原子轨道在空间的分布以图象方式在直角坐标系中表示出来. (2)电子云：描述电子在空间出现的概率大小的图形.

★规律：

每层的轨道数=电子层数的平方(n2)

每层最多容纳的电子数为=2×电子层数的平方(2n2)

第二节原子结构与元素周期表

一、基态原子的核外电子排布

1、基态原子

基态原子是处于能量最低状态下的原子,基态原子的核外电子排布,决定了元素周期表的划分和原子半径的变化规律。

2、基态原子的核外电子排布三大原则

(1)能量最低原则：

核外电子的排布要使整个原子的能量最低,以形成稳定结构。

①原子轨道能量的高低存在以下规律：

a．相同电子层上原子轨道能量的高低：

ns＜np＜nd＜nf

b.形状相同的原子轨道能量的高低：

1s＜2s＜3s＜4s……

c 、电子层和形状相同的原子轨道的能量相等,如 2px=2py=2pz

②基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p ……

当出现d 轨道时,电子按ns 、(n-1)d 、np 顺序排布,这样的排布方式使体系的能量最低,这一规律叫“能级交错” (2)泡利不相容原理：

一个原子轨道中最多只能容纳两个电子,并且这两个电子的自旋方向必须相反。 (3)洪特规则：

对于基态原子,电子在能量相同的轨道上排布时,应尽可能的分占不同的轨道并且自旋方向相同。

洪特进一步指出,能量相同的原子轨道在全充满(p6和d10 )、半充满(p3和d5)和全空(p0和d0 )状态时,体系能量最低,原子最稳定。 二、价电子

价电子指原子核外电子中能与其他原子相互作用形成化学键的电子。 1、核外电子排布与元素周期表 (1 、)核外电子排布与周期的关系

周期与主量子数n 有关。最外层电子的主量子数为n 时,该原子所属元素属于第n 周期 (2.)核外电子排布与族的划分

主族元素：族序数=原子的最外层电子数(价电子数) 副族元素：大多数族数=(n-1)d+ns 的电子数 0族元素：除He(1s2)外,其余最外层电子 均为ns2np6排布。 (3.)原子的电子构型和元素的分区

★ 核外电子排布与族序数之间的关系判断方法

S 区元素：最外

层构型是S1和S2。主要是IA 和 IIA 族元 素。除H 和He 外,其余为活泼金属。

p 区元素：最外层电子构型从ns2np1~ns2np6

的元素。即IIIA~VIIA

族。除H 外,所有非金属元素都在p 区。

f 区元素：包括镧系和锕系元素。最外层电子数基本相同,化学性质相似。

ds 区元素:包括IB 族和IIB 族元素。

d 区元素:包含第IIIB 族到VIII 族元素。最外层电子数皆为1~2个,均为金属元素,性质相似。