第1章原子结构与键合分析.ppt

第一章 原子结构与键合 宋强 副教授 重点与难点 1、描述原子中电子的空间位置和能量的4个量子数。 2、核外电子排布遵循的原则。 3、元素性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之 间的关系。 4、原子间结合键分类及其特点。 1.1 原子结构 一、物质的组成—分子、原子、离子 1、分子：能单独存在，且保持物质化学特性的一种微粒。 2、原子：化学变化中的最小微粒，是组成分子和物质的基本单元。 注意—原子不是物质的最小微粒 二、原子的结构 1、结构：原子核（质子+中子）+核外电子 2、特点：1）电中性，质子数=核外电子数； 2）体积小； 3）质量主要集中在原子核内 三、原子的电子结构（重点掌握） 电子云:用统计的方法判断电子在核外空间某一区域内出现的几率的大小 1、原子中的一个电子的空间位置和能量用四个量子数确定： 1）主量子数n—决定原子中电子能量以及与核的平均距离，即表示电子所 处的量子壳层。 n=1，2，3，4……； 依次命名为K、L、M、N壳层 三、原子的电子结构（重点掌握） 2）轨道角动量量子数li—给出电子在同一量子壳层所处的能级（电子亚层） 取值为0，1，2，…，n-1 例：若n=2，则有两个轨道角动量量子数l2=0和l2=1 说明L壳层中，根据电子能量的差别，还包含两个电子亚层 三、原子的电子结构（重点掌握） 3）磁量子数mi—给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。 每个li下的磁量子数为2li+1 4）自旋角动量量子数si—反映电子不同的自旋方向 规定：si为 和 ，反映电子顺时针和逆时针两种自旋方向，用“↑”和“↓” 三、原子的电子结构（重点掌握） 2、核外电子的排布规律遵循的原则： 1）能量最低原理：电子排布总是尽可能使体系得能量最低 电子总是先占据能量最低的壳层，排满后再进入下一壳层 K→L→M→N 同一电子层，电子按照s→p→d→f→g 2）泡利不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子 3）洪德（Hund）定则： ①在同一亚层中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且 自旋方向相同； ②当电子排布为全充满、半充满或全空时，整个原子的能量最低。 举例：碳、氮、氧三元素原子的电子层排布 需注意的问题 当原子序数较大时，电子排列并不总是按 照规则依次排列的，d和f能级开始被填充 时，相邻壳层的能级有重叠现象。 举例：①原子序数为26的铁原子 1s22s22p63s23p63d64s2 ②写出原子数为32、62的原子的电子排布 1s22s22p63s23p63d104s24p2 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f65s25p66s2 ③写出原子数为24、29的原子的电子排布 四、元素周期表 1、基本概念回顾 ★元素：具有相同核电荷数的同一类原子的总称。 ★元素周期律：元素的外层电子结构随着原子序数（核中带正电荷的质子 数）的递增而呈周期性的变化的规律。 ★同位素:具有相同的质子数而中子数不同的同一元素的原子。 质量不同、化学性质相同 四、元素周期表 2、说明 1）7个横行周期按原子序数递增的顺序从左至右排列； 2）18个纵行16族，7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个零族，最外层的电子数相同，按电子壳层数递增的顺序从上而下排列。 3、特点： 1）同一周期元素：核外电子层数相同，从左到右，金属性逐渐减弱， 非金属性逐渐增强。 2）同一主族元素：从上到下电子层数增多，金属性逐渐增强，非金属性 逐渐减弱。 3）价电子数：惰性元素、碱金属、过渡族金属 写出Fe2+：1s22s22p63s23p63d6 Fe3+：1s22s22p63s23p63d5 1.2 原子间的键合 一、金属键 1、典型金属原子的结构特点 1）最外层电子数很少； 2）价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子，形成电子云； 2、定义：金属中自由电子与金属正离子之间构成的键 3、金属键特点： 1）电子共有化； 2）无饱和性、无方向性； 3）形成低能量密堆结构。 一、金属键 4、性能： 良好的导电、导热性能，良好的延展性 二、离子键 1、结合实质 2、特点： 1）以离子而不是原子为结合单位； 2）正负离子相间排列，异号离子间吸引力最大， 同号离子间斥力最小； 3) 无方向性、无饱和性。 3、性能：1）熔点高；2）质硬且脆；3）导电性差。 三、共价键 1、