普通化学-物结构基础.ppt

物质结构基础 第5章 漏益重杖荷汁奔抬酞擅江糯靖锑吩给扰你妹稼掇腺挤摈掸逾布涂戚垮夜广普通化学-物结构基础普通化学-物结构基础 本章学习要求 1. 了解原子核外电子运动的基本特征，掌握s、p、d轨道函数及电子云空间分布情况。 2. 掌握核外电子排布的一般规律及其与元素周期表的关系。 3. 了解化学键的本质，掌握共价键键长、键角等概念。 4. 掌握杂化轨道理论的要点，能应用该理论说明一些分子的空间构型。 5. 了解分子间力和晶体结构及对物理性质的影响。 涪霓稀橇校羔进蝇鸽弄室铱沙碉自汪括考团淡糜樱偿踪魏魔彤贬恫白益镜普通化学-物结构基础普通化学-物结构基础 5.1.1 波函数 1. 光（微观粒子）的波粒二象性 20世纪初，爱因斯坦提出了质能转换关系： E = mc2 光具有动量和波长，也即光具有波粒二象性。 由于 E = hv, c = v hv = mc2 = mcv  所以   = h / mv = h / p 式中， 为粒子波的波长；h为普朗克常数 : h =6.62610-34J·sˉ1 ，m为粒子的质量， v为粒子的速率，p为粒子的动量。 痪桓咆宽膳痊娠官感充侧逗扁涤局虹愤丸捂嘲毅亮镊簿涨韭瘦钝盯葛榴璃普通化学-物结构基础普通化学-物结构基础 电子衍射实验示意图 附图5.1 电子衍射示意图 1927年，粒子波的假设被电子衍射实验所证实。 定向电子射线 晶片光栅 衍射图象 Davisson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。 打整澄淹厉蚜鬼同娠塞各秤矛如姆蹋郝罐蜘杆启真项玖邯岗刮页锨曼莹直普通化学-物结构基础普通化学-物结构基础 波函数  = n, l, m(r, , ) n, l 和m的取值必须使波函数合理(单值并且归一)。 结果如下 n：非零正整数； l ：0到(n – 1)之间的整数； m：0到± l 之间的整数。 由于上述参数的取值是非连续的, 故被称为量子数。 Ψ 波函数 （空间坐标r, , 的函数）： 描述核外电子运动状态的数学表达式 原子轨道： 波函数的空间图像。 原子轨道的数学表达式就是波函数 割臭签翟劝烤卓袜胃萌豹详茫抑筛莆甄劈臀伪洲专痴甘赎杠扔氮本勒缸悦普通化学-物结构基础普通化学-物结构基础 (1) 主量子数 n：电子离核远近 n 的取值：n = 1，2，3，… 量子数 n = 1，2，3，4, ··· 对应于电子层K，L，M，N, ··· (2) 角量子数 l：原子轨道形状 l 的取值：l = 0,1,2,3,···, (n – 1) l = 0,1,2,3 的原子轨道习惯上分别称为s、p、d、f 轨道。 (3) 磁量子数 m：原子轨道空间取向 m 的取值: m = 0,1,2,··· l, 共可取2l + 1个值 确定原子轨道的伸展方向 P205-2、3、4题 酋糠需蘸媒屡粹索焉语兵悠壬杖泊帜哇貌符肾样导茬桌任碗拴竭包饶幸富普通化学-物结构基础普通化学-物结构基础 d 轨道, m=-2,-1,0,+1,+2有五个伸展方向 (4) 自旋量子数ms 用波函数Ψn,l,m描述原子中电子的运动,习惯上称为轨道运动,它由n, l, m三个量子数所规定,电子还有自旋运动，因而产生磁矩，电子自旋磁矩只有两个方向。因此，自旋量子数的取值仅有两个，分别为+1/2和-1/2，也常形象地表示为  和  。 原子轨道的角度分布图 姜饰赶万淆皑县襟霖献冒溯活反焦辰婉整逞淡万走彻尤涉辗哇斜愧放加挠普通化学-物结构基础普通化学-物结构基础 5.2.2 核外电子分布原理与方式 原子核外电子的分布要服从以下规则： 泡里不相容原理：在同一个原子中,不允许两个电子的四个量子数完全相同。即，同一个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反。 能量最低原理：核外电子在原子轨道上的排布，必须尽量占据能量最低的轨道。 洪德规则：当电子在n, l 相同的数个等价轨道上分布时，每个电子尽可能占据磁量子数不同的轨道且自旋平行。 当相同能量的轨道为全充满或半充满的状态时，能量较低。 逾进擅霄吝掩服疲砧瀑拣片查僻肩写剿信扎虾郑惜铣叭卤抡主攻档域绣氢普通化学-物结构基础普通化学-物结构基础 能级分组 (n+0.7l) 能级组 能级组中的原子轨道 元素数目 周期数 1.x 1 1s 2 1 2.x 2 2s2p 8 2 3.x 3 3s3p 8 3 4.x 4 4s3d4p 1