第2章化学元素及物质结构.PDF

第2 章 化学元素和物质结构 第2 章 化学元素和物质结构 学习要求： 1.认识原子的微观结构，掌握微观粒子的波粒二象性、测不准原理； 2. 了解核外电子运动状态的描述方法，掌握波函数、概率密度、四个量子数等基本 概念。 3.掌握原子的价电子层结构与元素周期系的关系 4.掌握离子键、共价键、分子间力、氢键的特征。 5.掌握价键理论、杂化轨道理论和价层电子对互斥理论的要点，学会判断分子的空 间构型。 6.了解各种晶体的结构和性质的关系。 2.1 原子结构 2.2.1 原子结构理论的初期发展 1．人们对原子结构的认识 “原子”的概念——古希腊思想家德谟克利特首先提出； 近代原子学说——1803 年，英国化学家道尔顿提出。其要点（1）一切化学元素都是由 不能再分割的微粒——原子组成的；（2 ）原子是保持元素化学性质的最小单元；（3 ）两种或 多种元素的原子结合而成化合物的分子，分子是保持化合物化学性质的最小单位。 2 ．原子的组成 （1）电子的发现： ①1879 年，英国科学家克鲁克斯（W.Crookes ）总结了对阴极射线的研究； ②1897 年英国物理学家汤姆森（J.J.Thomson ）确认阴极射线是带有负电荷的微观粒子 8 -1 ——电子，并测定了电子的电荷与质量之比（1.759×10 C •g ），并证明这种粒子存在于任 何物质中。 -19 ③1909 年美国物理学家密立根（Robert A. Millikan ）测定了电子的电量为1.602×10 C， -28 从而计算出一个电子的质量等于9.11 ×10 g，约为氢原子质量的1/1840。 （2 ）元素的天然放射性 原子是电中性的，电子带负电，那么原子中必然含有带正电荷的组成部分，且正电荷总 量= 电子所带的负电荷总电量。放射性元素衰变是放出α 射线，带正电，说明原子中含有带 正电荷的微粒。 （3 ）原子含核模型的提出 1911 年，卢瑟福（Renest Rutherford ，英国物理学家）α 散射实验，提出含核原子模型： 原子的质量几乎全部集中再带有正电荷的微粒——原子核上，核的直径只有原子直径的万分 1 第2 章 化学元素和物质结构 之一，带负电的电子象地球围绕太阳运转一样围绕着原子核高速运转。 （4 ）原子结构的进一步认识： 发现中子，不带电荷，确立近代原子结构模型。 3 ．氢原子光谱和玻尔(Bohr)理论 氢原子的线状光谱(如右图)经典理论不能解释。 1913 年，丹麦物理学家玻尔(Bohr)提出三点假设： （1）电子不是在任意轨道上绕核运动，而是在一 些符合一定条件的轨道上运动。这些轨道的角动量 P h 必须等于 的整数倍，也就是说，轨道是“量子化” 2 的。 （2 ）电子在离核越远的轨道上运动，其能量越大。 氢原子光谱 所以，在正常情况下，原子中的各电子总是尽可能的 处在离核最近的轨道上，这时原子的能量最低，即处 于基态。当原子从外界获得能量时，电子可以被激发 到激发态。 （3 ）由于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核 较近的轨道上，在跃迁的同时会以光的形式释放出能 量。 h E E 2 1 玻尔理论的成功点：1)提出了量子的概念；2)成 功