大学化学│大化-第四章 物质结构基础(上)
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大学基础化学--工科-04化学键与分子结构PPT课件
决定离子化合物的什么性质？ 3. 各元素离子半径的变化有哪些规律？ 4. 离子的电子构型有几种？分别是何种构型？ 5. 什么是离子极化？决定离子极化的因素是什
么？离子极化影响物质. 的什么性质？ 4
➢ 离子半径的变化规律
• 同一周期的正离子半径随离子电荷增加而 减小，负离子半径随电荷增加而增大，正 离子半径小于负离子半径 r (S2–) > r (Na+)
.
22
4.2.2 杂化轨道(Hybrid orbital)理论 — 价键理论的补充和发展
基本要点：
➢ 成键时能级相近的价电子轨道相混杂， 形成新的价电子轨道——杂化轨道
➢ 杂化前后轨道数目不变 ➢ 杂化后轨道伸展方向、形状发生改变
.
23
常见的杂化轨道类型： ➢ sp杂化 气态BeH2分子：直线型
.
44
注：③ 惰性气体元素的原子作中心原子时，最外 层电子均看作价层电子
例：计算SO42–、NH4+、IF2–的 价层电子对的数目。
VP (S) = [6 + 4×0 – (– 2)] / 2 = 4
VP (N) = (5 + 4×1 – 1) / 2 = 4
VP (I) = [7 + 2×1 – (–1)] / 2 = 5
(1)极化作用增强使化合物的熔沸点降低
NaCl
离子键
MgCl2
AlCl3
共价键
m.p. 801°C 714°C . 192°C
9
(2) 极化作用增强使化合物溶解度降低
AgF AgCl AgBr
AgI
s大
s小
(3) 极化作用增强使化合物颜色加深
AgF 白色
AgCl 白色
么？离子极化影响物质. 的什么性质？ 4
➢ 离子半径的变化规律
• 同一周期的正离子半径随离子电荷增加而 减小，负离子半径随电荷增加而增大，正 离子半径小于负离子半径 r (S2–) > r (Na+)
.
22
4.2.2 杂化轨道(Hybrid orbital)理论 — 价键理论的补充和发展
基本要点：
➢ 成键时能级相近的价电子轨道相混杂， 形成新的价电子轨道——杂化轨道
➢ 杂化前后轨道数目不变 ➢ 杂化后轨道伸展方向、形状发生改变
.
23
常见的杂化轨道类型： ➢ sp杂化 气态BeH2分子：直线型
.
44
注：③ 惰性气体元素的原子作中心原子时，最外 层电子均看作价层电子
例：计算SO42–、NH4+、IF2–的 价层电子对的数目。
VP (S) = [6 + 4×0 – (– 2)] / 2 = 4
VP (N) = (5 + 4×1 – 1) / 2 = 4
VP (I) = [7 + 2×1 – (–1)] / 2 = 5
(1)极化作用增强使化合物的熔沸点降低
NaCl
离子键
MgCl2
AlCl3
共价键
m.p. 801°C 714°C . 192°C
9
(2) 极化作用增强使化合物溶解度降低
AgF AgCl AgBr
AgI
s大
s小
(3) 极化作用增强使化合物颜色加深
AgF 白色
AgCl 白色
大学基础化学课件工科04化学键与分子结构
作业
P322： 思考题2、4、5、12、13、16 P324-325： 习题2、6、8
8题要求列表给出答案，写出各分子和离子 的VP、LP、构型和中心原子的杂化类型
P368-369: 习题1、2、3、4
§4.1 离子键(Ionic Bond)与离子极化
思考题:
1. 什么是离子键？离子键的主要特征是什么？ 2. 决定离子化合物性质的因素有哪些？主要
(1)极化作用增强使化合物的熔沸点降低
NaCl
离子键
m.p. 801°C
MgCl2
714°C
AlCl3
共价键
192°C
(2) 极化作用增强使化合物溶解度降低
AgF AgCl AgBr
AgI
s大
s小
(3) 极化作用增强使化合物颜色加深
AgF 白色
AgCl 白色
AgBr 浅黄色
AgI 黄色
ZnS 白色
第 四 章 化学键与分子结构
§4.1 离子键(自学)与离子极化 §4.2 共价键理论 §4.3 分子间力和氢键 §4.4 配合物及配合物的化学键理论
基本要求
掌握内容：
离子的电子构型, 离子的极化作用、离子的变形性；共价 键的本质及特征、σ键和π键、配位键；N2和CO的价键结构式。 用杂化轨道理论解释分子的空间构型；用价层电子对互斥理论 推测分子的空间构型和杂化轨道类型；氢键、分子间力的类型 及存在范围；配合物的定义、组成、命名。配合物的价键理论， 中心离子的杂化轨道类型、配离子的空间构型。内轨型、外轨 型配合物及其稳定性和磁性。
r (S2–) > r (S)
➢ 离子的电子构型
※ 正离子的电子构型： • 2电子构型：Li+、Be2+ • 8电子构型：Na+、Al3+ •18电子构型：Ag+、Hg2+ •18 + 2电子构型：Sn2+、Pb2+ •9 ~ 17电子构型：Fe2+、Mn2+
浙师大普通化学 物质结构基础
Chapt 5、物质结构基础
• 物质结构：微观粒子的波粒二象性
•
氢原子核外电子的运动状态
•
多电子原子核外电子的运动状态
•
原子结构和元素周期律
• 分子结构： 离子键
•
共价键：价键理论
•
杂化轨道理论：等性和不等性杂化
•
分子的极性和分子间力
•
氢键
a
物质结构
• 微观粒子的波粒二象性 • 氢原子核外电子的运动状态 • 多电子原子核外电子的运动状态 • 原子结构和元素周期律
0, 1, 2, 3, 4, ……. (n-1), 为n个取值 ， 符号: s, p, d, f, …… (亚层） n = 4, l = 0 : 表示轨道为第四层的4s轨道， 形状为球形 l = 1 : 表示轨道为第四层的4p轨道，形状为哑铃形 l = 2 : 表示轨道为第四层的4d轨道，形状为花瓣形 l = 3 : 表示轨道为第四层的4f轨道， 形状复杂
2代表空间上某一点电子出现的概率密度
a
波函数角度分布（H原子）
a
电子云角度分布
a
注意: 1. 轨道的 |Y(θ, φ ）|2比Y(θ, φ ）的图形“瘦”, 比较 苗条，这是因为Y总是小于1。 2. |Y(θ, φ ）|2无正负, 而Y(θ, φ ）有正负。这种正 负只是Y(θ, φ ）计算中取值的正负(在成键中代表 轨道的对称性, 不是电荷的正负)
3d与4s轨道的径向分布图
a
多电子原子轨道的能级
• 一般有： • E1s <E2s <E3s （l相同）
• Ens< Enp< End< Enf（n相同） • E4s< E3d< E4p（能级交错） • E5s <E4d <E5p （能级交错） • E6s <E4f <E5d <E6p （能级交错）
• 物质结构：微观粒子的波粒二象性
•
氢原子核外电子的运动状态
•
多电子原子核外电子的运动状态
•
原子结构和元素周期律
• 分子结构： 离子键
•
共价键：价键理论
•
杂化轨道理论：等性和不等性杂化
•
分子的极性和分子间力
•
氢键
a
物质结构
• 微观粒子的波粒二象性 • 氢原子核外电子的运动状态 • 多电子原子核外电子的运动状态 • 原子结构和元素周期律
0, 1, 2, 3, 4, ……. (n-1), 为n个取值 ， 符号: s, p, d, f, …… (亚层） n = 4, l = 0 : 表示轨道为第四层的4s轨道， 形状为球形 l = 1 : 表示轨道为第四层的4p轨道，形状为哑铃形 l = 2 : 表示轨道为第四层的4d轨道，形状为花瓣形 l = 3 : 表示轨道为第四层的4f轨道， 形状复杂
2代表空间上某一点电子出现的概率密度
a
波函数角度分布（H原子）
a
电子云角度分布
a
注意: 1. 轨道的 |Y(θ, φ ）|2比Y(θ, φ ）的图形“瘦”, 比较 苗条，这是因为Y总是小于1。 2. |Y(θ, φ ）|2无正负, 而Y(θ, φ ）有正负。这种正 负只是Y(θ, φ ）计算中取值的正负(在成键中代表 轨道的对称性, 不是电荷的正负)
3d与4s轨道的径向分布图
a
多电子原子轨道的能级
• 一般有： • E1s <E2s <E3s （l相同）
• Ens< Enp< End< Enf（n相同） • E4s< E3d< E4p（能级交错） • E5s <E4d <E5p （能级交错） • E6s <E4f <E5d <E6p （能级交错）
无机及分析化学第4章-物质结构
1. 玻尔理论
1) 核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上 运动，且不辐能量。 运动，且不辐能量。 通常，电子处在离核最近的轨道上， 2) 通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最 基态;原子得到能量后, 低—基态;原子得到能量后,电子被激发到高能 轨道上，原子处于激发态。 轨道上，原子处于激发态。 3) 从激发态回到基态释放光能 ，光的频率取决 于轨道间的能量差。 于轨道间的能量差。 玻尔理论的局限： 玻尔理论的局限：1) 多电子原子光谱 2)氢原子的精细光谱 氢原子的精细光谱
4.0×10-10 10-10 × 6.0×10-35 ~10-2 × 1.1×10-46 ~10-2 ×
由上表可知，当波长 大于实物粒子直径才表现波动性 大于实物粒子直径才表现波动性。 由上表可知，当波长λ大于实物粒子直径才表现波动性。
2) Heisenberg测不准原理 (uncertainty principle) 测不准原理 不可能同时准确地测定微观粒的动量和位置。 即
d 电子云 d电子云
五种空间取向，花瓣形， 五种空间取向，花瓣形，核附近几率密度为零
f电子云 电子云
f 轨道 ( l = 3,m = +3,+2,+1, 0, -1, -2, -3 ) : m 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) f 轨道. 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) 轨道.
3. 概率（几率）和概率密度
具有波动性的微观粒子不再服从经典力学规律， 1) 具有波动性的微观粒子不再服从经典力学规律， 它们的运动没有确定的轨道，只有一定的空间 它们的运动没有确定的轨道，只有一定的空间几 率分布，遵循测不准关系, 率分布，遵循测不准关系,故对微观粒子的运动 状态只能采用统计的方法，做出几率性的判断。 状态只能采用统计的方法，做出几率性的判断。 2) 概率（几率）：电子在核外空间某区域出现机 概率（几率）：电子在核外空间某区域出现机 ）： 会的大小。 3) 概率（几率）密度：电子在核外空间某处单位 概率（几率） 微体积内出现的几率，它等于波函数绝对值的平 方，即|Ψ|2=dp/dv 。
(完整版)大学化学习题与答案
第一章化学反应基本规律1、在标准态的规定中，下述表达不正确的是( )A、标准压力PӨ=100.00KPaB、T=298.15KC、bӨ=1.00mol·kg-1D、纯固体或纯液体处于标准压力。
2、在标准条件下，下列反应式中能表示CO2的Δf H mӨ(298.15K)的反应式为( )A、C(金刚石)+ O2(g)= CO2(g)B、C(石墨)+O2(g)= CO2(g)C、CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g)D、CO2(g)=CO(g)+1/2O2(g)3、已知下列反应在一定温度下的热效应:4Fe2O3(s)+Fe(s)=3Fe3O4(s), Δr H mӨ=-74 kJ·mol-14Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s), Δr H mӨ=-1664kJ·mol-1则可计算出Fe3O4(s)的标准摩尔生成焓等于( )4、等压过程，高温非自发，低温自发的条件是( )5、等温条件下,某反应Δr G mӨ=10kJ·mol-1，这表示该反应在标准状态下( )A、自发进行B、非自发进行C、自发与否,需具体分析6、汽车尾气中的CO，可用加入催化剂催化其热分解的方法消除。
已知热分解反应CO(g)= C(s)+O2(g)的Δr H mӨ=110.5kJ·mol-1,Δr S mӨ=-0.089kJ·mol-1·K-1这一方法正确与否？解释其原因:7、（1）U，S，H，G均为( )（2）Δr H m>0为( )（3）Δr G m <0为( )（4）KӨ为( )8、反应的Δr H mӨ <0，温度升高时（T2>T1）则平衡常数( )当Δr H mӨ>0，温度升高时则( )9、碳燃烧反应为基元反应，其方程式为C(s)+O2 (g)→CO2 (g)则其反应速率方程式为( )A、υ=kc(C)c(CO2)B、υ=kc(O2)c(CO2)C、υ=kc(CO2)D、υ=kc(O2)10、升高温度，可增加反应速度，主要因为( )A、增加了分子总数B、增加了活化分子百分数C、降低了活化能D、促进平衡向吸热方向移动11、已测得高温时焦炭与二氧化碳反应C+CO2→2CO的活化能为167kJ·mol-1。
大学化学第二版(科学出版社)第四章 一二节
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2012-9-5
4.2 原子结构的近代概念
(3) 磁量子数( m ) l 值相同的电子, 具有确定的电子云形状, 但可以有不同 的空间伸展方向, 每一个空间伸展方向代表一个原子轨道. 磁量子数用于描述原子轨道的空间伸展方向和个数． m取值: 当l 值确定后, m = 0, 〒1, 〒2…〒l ; 即 - l…. 0…. +l, 共(2l +1 )个数值. 表示该亚层有(2l +1)个原子轨道. 如: l=0(s亚层)时, m=0, 表明s亚层有1个原子轨道; l=1(p亚层)时, m=0,〒1,表明p亚层有3个原子轨道. l=2(d亚层)时, m=0,〒1,〒2, 表明d亚层有5个原子轨道; l=3(f 亚层)时, m=0,〒1,〒2,〒3, 表明f 亚层有7个原子轨道.
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4.2 原子结构的近代概念
【例题5】当主量子数n=4 时, 有几个能级(亚层)？各个 能级有几个轨道？最多可容纳多少电子？ 解: 当n=4时: l = 0, 1, 2, 3, 分别对应 s, p, d, f 四个能级(亚层) ；
每一能级的空间伸展方向数(轨道数2l+1)分别为1, 3,
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4.2 原子结构的近代概念
Pauling近似能级图:
上一内容
> ns<(n-2)f <(n-1)d<np
图中可看出: ◆各电子层 能级的相对 高低;
> > > >
下一内容
ns<np<nd<nf
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4.2 原子结构的近代概念
(3) 磁量子数( m ) l 值相同的电子, 具有确定的电子云形状, 但可以有不同 的空间伸展方向, 每一个空间伸展方向代表一个原子轨道. 磁量子数用于描述原子轨道的空间伸展方向和个数． m取值: 当l 值确定后, m = 0, 〒1, 〒2…〒l ; 即 - l…. 0…. +l, 共(2l +1 )个数值. 表示该亚层有(2l +1)个原子轨道. 如: l=0(s亚层)时, m=0, 表明s亚层有1个原子轨道; l=1(p亚层)时, m=0,〒1,表明p亚层有3个原子轨道. l=2(d亚层)时, m=0,〒1,〒2, 表明d亚层有5个原子轨道; l=3(f 亚层)时, m=0,〒1,〒2,〒3, 表明f 亚层有7个原子轨道.
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4.2 原子结构的近代概念
【例题5】当主量子数n=4 时, 有几个能级(亚层)？各个 能级有几个轨道？最多可容纳多少电子？ 解: 当n=4时: l = 0, 1, 2, 3, 分别对应 s, p, d, f 四个能级(亚层) ；
每一能级的空间伸展方向数(轨道数2l+1)分别为1, 3,
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4.2 原子结构的近代概念
Pauling近似能级图:
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> ns<(n-2)f <(n-1)d<np
图中可看出: ◆各电子层 能级的相对 高低;
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普通化学-物质结构基础 ppt课件
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
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
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
大学化学教材
大学化学教材1、大学化学/普通高等教育“十一五”国家级规划教材2、大学化学教程——高等学校教材3、新大学化学（第二版）4、大学化学——面向21世纪课程教材5、化学功能材料概论——高等学校教材6、新编普通化学/21世纪高等院校教材7、大学基础化学/高等学校教材8、大学化学9、大学化学10、大学普通化学（第六版）11、大学化学教程——21世纪高等院校教材12、大学化学13、化学实验教程——高等学校教材14、大学化学(高等学校教学用书)15、大学化学原理及应用(上下)/高等学校教材16、大学化学教程/高等学校教材17、大学基础化学/新世纪高职高专教材18、新大学化学19、大学化学原理及应用·上下册20、普通化学(英文版)21、近代高分子科学22、绿色化学与环境23、普通化学简明教程24、大学化学（第二版）——高等学校教材1、大学化学/普通高等教育“十一五”国家级规划教材•作者：金继红主编•丛书名：•出版社：化学工业出版社•ISBN：9787502597221•出版时间：2007-1-1•版次：1•印次：1•页数：403•字数：679000•纸张：胶版纸•包装：平装•开本：16开•定价：39 元当当价：30.6 元折扣：78折节省：8.40元钻石vip价：30.60 元••共有顾客评论0条内容提要本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
本书在编写过程中注意与中学化学的衔接，力求理论联系实际，概念阐述准确，深入浅出，循序渐进，便于教师教学和学生自学。
本书包括物质的聚集状态、热力学第一定律、热力学第二定律、相平衡、化学平衡、水溶液中的离子平衡(含酸碱滴定、重量分析)、氧化还原和电化学基础(含氧化—还原滴定)、原子结构、分子结构、晶体结构、配位化合物(含配位滴定)、单质和无机化合物、表面与胶体、环境化学及材料化学等内容。
本书可供高等学校非化学化工类专业对化学要求较多的材料、地质、能源、环境、冶金、海洋等专业的基础化学教学使用。
结构化学基础(第4版)第4章课件
H O O H
4.3.2 Cnh点群
有Cn, σh对称元素，阶次2n. Cnh={E, Cn, Cn2,… Cnn-1; σh, σhCn, σhCn2,…, σhCnn-1} 可用Snk表示 注: Cnh点群中当n为偶数时, 如C2h等, 存在对称中心i. 常见的点群有： C1h: {E, σh}, 常见Cs表示. 如：平面型分子ONCl， 叠氮酸HN3， CH3CHO
4.2.2 子群
若群G={A,B,C,D,E,F……}中的子集 G ′ ={A,B,C,…}满足 群的定义，则称 G ′为G的子群.
例：NH3 2 ′ 对称操作为 G = { E , C 3 , C 3 , σ v , σ′v , σ′v } . 可以验证G满足4 个条件, G构成一个6阶群. 2 G′ = { E , C 3 , C3 }
− sin θ cos θ 0
θ = 2π / n
⎛ 2π ⎜ cos n ⎜ ˆ ( z ) = ⎜ sin 2 π Cn ⎜ n ⎜ ⎜ ⎜ 0 ⎝ 2π − sin n 2π cos n 0 ⎞ 0⎟ ⎟ ⎟ 0⎟ ⎟ ⎟ 1⎟ ⎠
⎛ x ⎞ ⎛ − 1 0 0 ⎞⎛ x ⎞ ⎛ − x ⎞ ⎛ − 1 0 0⎞ ˆ ( z ) = ⎜ 0 − 1 0 ⎟，C ( z )⎜ y ⎟ = ⎜ 0 − 1 0 ⎟⎜ y ⎟ = ⎜ − y ⎟ 如 : C2 ⎟ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ˆ2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎜ ⎜ z⎟ ⎜ 0 ⎜ 0 0 1⎟ 0 1 ⎟⎜ z ⎟ ⎜ z ⎟ ⎠ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ˆ ˆ ˆ 证明 : C C = E
2v群的特征标表yz基函数11113v群的特征标表xy特征标表中各类符号的意义维数或对称操作维数或特征标符号下标1下标2上标下标不可约表示符号有时用小写字母abe等并表示分子轨道的符号如az代表原子的坐标和平移运动它的变换性质与p原子轨道的变换性质相同并可判断振动类型的红外活性
4.3.2 Cnh点群
有Cn, σh对称元素，阶次2n. Cnh={E, Cn, Cn2,… Cnn-1; σh, σhCn, σhCn2,…, σhCnn-1} 可用Snk表示 注: Cnh点群中当n为偶数时, 如C2h等, 存在对称中心i. 常见的点群有： C1h: {E, σh}, 常见Cs表示. 如：平面型分子ONCl， 叠氮酸HN3， CH3CHO
4.2.2 子群
若群G={A,B,C,D,E,F……}中的子集 G ′ ={A,B,C,…}满足 群的定义，则称 G ′为G的子群.
例：NH3 2 ′ 对称操作为 G = { E , C 3 , C 3 , σ v , σ′v , σ′v } . 可以验证G满足4 个条件, G构成一个6阶群. 2 G′ = { E , C 3 , C3 }
− sin θ cos θ 0
θ = 2π / n
⎛ 2π ⎜ cos n ⎜ ˆ ( z ) = ⎜ sin 2 π Cn ⎜ n ⎜ ⎜ ⎜ 0 ⎝ 2π − sin n 2π cos n 0 ⎞ 0⎟ ⎟ ⎟ 0⎟ ⎟ ⎟ 1⎟ ⎠
⎛ x ⎞ ⎛ − 1 0 0 ⎞⎛ x ⎞ ⎛ − x ⎞ ⎛ − 1 0 0⎞ ˆ ( z ) = ⎜ 0 − 1 0 ⎟，C ( z )⎜ y ⎟ = ⎜ 0 − 1 0 ⎟⎜ y ⎟ = ⎜ − y ⎟ 如 : C2 ⎟ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ˆ2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎜ ⎜ z⎟ ⎜ 0 ⎜ 0 0 1⎟ 0 1 ⎟⎜ z ⎟ ⎜ z ⎟ ⎠ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ˆ ˆ ˆ 证明 : C C = E
2v群的特征标表yz基函数11113v群的特征标表xy特征标表中各类符号的意义维数或对称操作维数或特征标符号下标1下标2上标下标不可约表示符号有时用小写字母abe等并表示分子轨道的符号如az代表原子的坐标和平移运动它的变换性质与p原子轨道的变换性质相同并可判断振动类型的红外活性
大学化学第四章3
＝1.84104
K2 K1
[Zn2 ] [Fe2 ]
3.24105
Zn2+ 沉淀完全时的pH值为：
1
[H
]
(Ka1
[Zn2
][H2S])2 1
(5.67 1105 0.1)2 7.53 104
pH = 3.12 Fe2+ 开始沉淀时的PH值为：
1
[H ] (Ka1 [Fe2 ][H2S])2 1 (1.84 105 0.1 0.1)2 1.36 104
解： AgCl(s)
Ag+(aq) + Cl-(aq)
rGm 131 .26 77.124 (109 .80) 55.66kJ mol 1
RT ln Ksp
Ksp 1.781010
⑤同离子效应
与弱电解质的离解平衡一样，难溶电解质的 溶解平衡也受同离子效应的影响。
加入与溶解平衡相同的离子，结果平衡左移， 溶解度降低。
溶解度与溶度积概念与计算 分步沉淀计算
解: (1) 求算，测生成Fe (OH)3和Ni (OH)2 沉淀时，所需要的OH-的最低浓度：
1.59 10 c(OH ) 3 Ksp (Fe(OH )3 ) 3 41038
13
c
c( Fe3 ) / c
0.1
4.47 10 c(OH )
Ksp ( Ni (OH )2 ) 3 21015
AgCl(s)
NaCl
Ag+（aq）＋Cl- （aq）
AgNO3
3、根据浓度改变对平衡 移动的影响，可以判断溶液中是否生成沉淀，或沉淀 是否溶解，这个规则叫溶度积规则。
对于任意的溶解：AnB m(s)
nAm+ ＋mBn-
大学化学：第4章 物质结构基础(2)
层 电子 键 对 类型 布方式
电 对排 电 电
子 布 子子
对
对对
数
数数
VP
BP LP
2 直线 2 0 形
AB2
分子构型 直线形
实例 HgCl2
3
平面 三角
3
0
AB3
形
2 1 AB2
平面三角形 BF3
角形
PbCl2
价 价层 成键 孤对 分 电子对的排布 分子构型 实 例
层 电子 电子 电子 子 方式
OC
配位键形成条件：一个原子价电子层有孤对
电子;另一个原子价电子层有空轨道
H
H
• + •
• •
sigma bond ( )
e.g. F2
H:\2012大学化学\04第四章-1\movie\H 原子的1s与Cl原子的3Px轨道的三种 方向重叠.swf
1H:\2012大学化学\04第四章1\movie\N2分子的共价三键.swf
氧族元素作中心原子，提供6个电子。 叁键、双键作为1对电子； 余下一个电子作一对电子看。
⑵ 确定中心原子孤电子对数LP； ⑶ 确定中心原子成键电子对数BP； ⑷ 推断分子的几何构型（空间分布）。
若价层电子对中无孤对电子，电子 对的空间分布就是分子的空间构型；
若价层电子对中有孤对电子，分子的 空间构型便不同于电子对的空间分布。
必须发生于角度分布图中正负号相同的轨 道之间。
对称性不匹配
对称性匹配
共价键的特征: 饱和性—电子配对后不再与第三个电子成键
方向性—除s轨道，最大重叠必有方向。
共价键的类型
σ键:原子轨道沿键轴方向 “头碰头”式重叠
重叠程度大，较稳定,键不易 断裂,能单独存在于分子中
大学无机化学思维导图第四章
02
化学键与分子结构
离子键与离子晶体
离子键的形成
通过正离子和负离子之间的静电吸引力形成 。
离子晶体的特点
高熔点、硬度大、脆性、导电性差（固态） 、溶解性（在水中易溶解）。
离子晶体的结构
离子晶体中，正离子和负离子交替排列，构 成空间点阵结构。
共价键与分子晶体
共价键的形成
通过原子间共用电子对形成。
配位化合物的分类
根据中心原子和配体的种类以及 配位数的不同，配位化合物可分 为不同类型，如单核配合物、多 核配合物等。
配位化合物的组成和命名
配位化合物的组成表示方 法
配位化合物的组成可以用化学式表示，其中 中心原子和配体的比例以及配体的种类和数 目都有特定的表示方法。
配位化合物的命名规则
配位化合物的命名遵循一定的规则，包括中心原子 、配体和配位数的表示，以及配合物类型的指明等 。
大学无机化学思维导 图第四章
contents
目录
• 原子结构与元素周期律 • 化学键与分子结构 • 配位化合物 • 氧化还原反应与电化学 • 固体无机化学简介
01
原子结构与元素周期律
原子结构模型
道尔顿实心球模型
原子是一个坚硬的实心小球，不可再分。
汤姆生枣糕模型
原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了 正电荷，从而形成了中性原子。
分子晶体的特点
低熔点、硬度小、具有弹性、不导电（固态和液态） 、溶解性（在水中难溶解，易溶于有机溶剂）。
分子晶体的结构
分子晶体中，分子间通过范德华力相互吸引，构成晶 体。
金属键与金属晶体
金属键的形成
通过金属原子间自由电子的共享形成。
金属晶体的特点
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8π 2m h2
(E
V)ψ
0
▪ 解此方程可得： ①系统的能量E ； ②波函数ψ。
第四章 物质结构基础 Page 15
物质结构基础
▪ Multiwfn 3.0波函数分析程序
菲的边缘的苯环上的三个六中心
AdNDP(Adaptive Natural Density Partitioning)轨
E4s<E3d E6s<E4f<E5d<E6p
能 量
第四章 物质结构基础 Page 31
物质结构基础
▪ 屏蔽效应和钻穿效应 ▪ 核外电子的排布的表示方法 (确定每一个电子运动状态)如：7N中的七个电子的分布是：
n11 l 00 m0 0 ms +1/2 -1/2
22 00 00 +1/2 -1/2
第四章 物质结构基础 Page 20
物质结构基础
▪ ⑴ 量子数的取值和符号
n
l
(主量子数) (角量子数)
1. 2. 3.…∝ 0. 1. 2.…(n-1)
K.L.M.N s. p. d. f
m (磁量子数） 0±1±2. .±l
▪ ms (自旋量子数)
1, 1 22
第四章 物质结构基础 Page 21
ψ(1.0.0) =ψ1.0.0 =ψ1s 称1s轨道 ψ(2.0.0) =ψ2.0.0 =ψ2s 称2s轨道 ψ(2.1.0) =ψ2.1.0 =ψ2p 称2p轨道
第四章 物质结构基础 Page 17
物质结构基础
三、电子波的统计性
▪ 实验依据：电子衍射环纹 ▪ 统计性——
无限数目电子——少量次行为 有限数目电子——大量次行为
9.10×10-28 9.10×10-28 1.67×10-24 6.60×10-24 1.90 140
5.90 ×107 5.90 ×108 1.38 ×107 1.51 ×109 3.20 ×104 2.50 ×103
1200 120
29 6.6 ×10-5 1.1 ×10-23 1.9 ×10-25
第四章 物质结构基础 Page 37
物质结构基础
核外电子分布与周期系
▪ ⑶ 元素在周期表中的分区 s 区—— ns1-2 —————ⅠA、ⅡA p 区—— ns2 np1-6 ——ⅢA—ⅦA、0 d 区— (n-1)d1-8 ns2 —ⅢB—ⅦB、Ⅷ ds 区— (n-1)d10 ns1-2 ——ⅠB、ⅡB f 区— (n-2)f1-14 ns2 ——镧系、锕系
电子的波长为
λ
h mv
6.6 1034 9.11031 5.1106
0.5nm
第四章 物质结构基础 Page 7
物质结构基础
实物粒子大小与对应的物质波
物质
质量m /g 速率v /m·s-1 波长λ /pm
电子(1.0V) 电子(100V) 质子(100V) α粒子(Ra) 枪弹 垒球
第四章 物质结构基础 Page 33
物质结构基础
核外电子结构的书写
▪ ⑴ 原子的电子分布式
▪ 原子的“外层电子构型”可以用原子实代替：
▪ 22Ti
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d 2 4s2
原子实 [Ar]
外层电子构型
▪Ti的电子分布式可写为：[Ar]3d2 4s2
第四章 物质结构基础 Page 34
▪ 实物粒子的波性，要在这种粒子的大小与其波性具有可比性时 才会被观察到。所以，子弹和垒球的波性便“无从谈起”了。
▪ 例题：分别计算m＝1.0kg，v＝50m /s的足球和me=9.1×10-31kg, v=1.5×106m/s的电子的波长。
▪ 解：足球的波长为 λ h 6.61034 1.31027 nm mv 1.050
第四章 物质结构基础 Page 23
物质结构基础
原子轨道
和
的角度分布图
第四章 物质结构基础 Page 24
电子云
物质结构基础
▪ 原子轨道和电子云的角度分布图是球面图形，但常见其平面图 形，因为易于掌握。
▪ 现在，我们看一下原子轨道(电子云)的形状：
第四章 物质结构基础 Page 25
E
21.8 1018
n2
J
▪ 可见，核外电子的能量是不连续的
——能级
第四章 物质结构基础 Page 12
物质结构基础
▪ 当电子在两个轨道间跃迁时，电子吸收或释放的能量对应的电 磁波（谱线）便也是不连续的。于是便产生了线状光谱。
第四章 物质结构基础 Page 13
物质结构基础
二、核外电子的波-粒二象性
第四章 物质结构基础 Page 38
第四章 物质结构基础 Page 35
物质结构基础
核外电子分布与周期系
▪ 1. 周期系中各元素原子核外电子分布的周期性
1s1—————————————— 1s2 2s1—————————————— 2p6 3s1—————————————— 3p6 4s1—3d1-10———————————4p6 5s1—4d1-10———————————5p6 6s1—5d1——4f1-14——5d10———— 6p6 7s1—6d1——5f1-14——6d10 （未完）
第四章 物质结构基础 Page 36
物质结构基础
核外电子分布与周期系
▪ 2. 核外电子分布与周期表 ▪ ⑴ 每周期中元素数
该能级组容纳的电子数=2n2 ▪ nwei ▪ ⑵ 元素在周期表中的位置
周期数 = n 族号数: 主 族(A)—ns、np电子数之和; 副 族(B)—(n-1)d、ns电子数之和(1-7) Ⅷ 族—(n-1)d、ns电子数之和(8-10) 零 族—ns2 或ns2 np6。
▪ 实验依据：电子衍射——环纹图
▪ 根据德布洛依关系式：
λ h mv
▪ 可以计算出此环对应的波长（或频率）几乎与X射线一样。
第四章 物质结构基础 Page 14
物质结构基础
▪ 1926年，E. Schrödinger提出了描写电子运动的波动方程：
2ψ x2
2ψ y 2
2ψ z 2
的结果
第四章 物质结构基础 Page 18
物质结构基础
▪ 所以，电子波（物质波）是统计波。 ▪ 电子云的概念也体现了电子运动的统计性: ▪ 量子力学证明： ｜ψ｜2 可以表示电子在空间某处 出现的概率密度。若用小黑点的 疏密表示｜ψ｜2 值的大小，电子 云就是｜ψ｜2 的图象。
第四章 物质结构基础 Page 19
第四章 物质结构基础 Page 29
物质结构基础
近似能级图
▪ L. Pauling 根据光谱实验给出了关于多电子原子能量高低的近 似图示——近似能级图。
第四章 物质结构基础 Page 30
物质结构基础
近似能级图
▪ 从图中可见，电子的能量并非简单的按主量子数或角量子数顺 序递变，而是出现了交错现象。如：
第四章 物质结构基础 Page 10
物质结构基础
▪ 氢原子光谱也是线状光谱。
可见光区氢原子光谱的主要谱线
谱线符号 Hα Hβ Hγ Hδ
波长/ nm 656.210 486.074 434.010 410.120
频率/cm-1 15239.0 20572.9 23040.9 24383.1
颜色 红
深绿 青 紫
▪ 1985年，Balmer指出了其经验公式:
v
3.29
1015
(
1 n12
1 n22 )
s 1
第四章 物质结构基础 Page 11
物质结构基础
▪ 根据N.Bohr理论，（氢原子）核外电子的运动轨道：
▪ 定态轨道半径
r = n2a0 （a0=52.9pm） ▪ 定态轨道电子能量
222 111 0 1 -1 +1/2 +1/2 +1/2
第四章 物质结构基础 Page 32
物质结构基础
课堂练习：
▪ 写出所给元素的电子分布状况：
▪ 3p6 3d2 4s2
▪ 26Fe
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
▪ 50Sn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p2
物质结构基础
核外电子运动状态的描述
▪ 1. 用波函数表示，如：
ψ1.0.0
1
r
e a0 ,
πa03
ψ2.0.0
1 4
1
( 2
r
r
)e 2a0
2πa03
a0
▪ 2. 用量子数表示
量子数的组合确定ψn.l.m，因此可用简单的n, l, m表示ψn.l.m相应 的意义。
▪ 为此，我们先了解量子数的取值和意义：
物质结构基础
第四章 物质结构基础 Page 26
物质结构基础
▪ g轨道
第四章 物质结构基础 Page 27
物质结构基础
▪ 电子运动状态（用量子数）的描述举例：
n =2 l =1 m =0 ms =+1/2
第二电子层。 2p 能级，其电子云呈亚铃形。 2pz 轨道，沿z轴取向。 自旋为+1/2。
第四章 物质结构基础 Page 8
物质结构基础
原子核外电子的运动状态
▪ “原子结构”的问题，实质是原子核外电子的运动状态是什么 样的？
▪ 近代结构理论认为，核外电子的运动具有三大特征：
第四章 物质结构基础 Page 9
物质结构基础
一、核外电子的量子化特征