[理学]普通化学.ppt

普通化学 3.1物质的结构与物质的状态 一.原子结构 1.核外电子的特性 核外电子运动具有能量量子化、波粒二象性和统计性的特征，不能用经典牛顿力学来描述核外电子的运动状态。 2.核外电子的运动规律的描述 量子力学用统计学的原理来研究电子在核外空间运动的“统计性”，从而掌握电子运动的规律。核外电子运动状态用波函数Ψ来描述。 (1)波函数Ψ（原子轨道）：用空间坐标来描写波的数学函数式,以表征原子中电子的运动状态。 一个确定的波函数Ψ，称为一个原子轨道。对应于电子的一种状态. (2)概率密度：用Ψ2表示电子在核外空间某单位体积内出现的概率大小。 (3)电子云：用黑点疏密的程度描述原子核外电子的概率密度(Ψ2)分布规律的图形。 (4)四个量子数:波函数Ψ由n,l,m三个量子数决定，即Ψ(n,l,m)。三个量子数取值相互制约。 ①主量子数n：n=1,2,3……∞, 确定原子轨道的能量，和电子离核的远近。 ②角量子数ι:ι=0,1,2……n-1(n个),确定原子轨道的形状。 ι= 0, 1, 2, 3…… s, p, d, f…… 球形 纺锤形 梅花形 复杂 ③磁量子数m: m=0 ,±1,±2……±ι(2ι+1个) ,确定原子轨道的空间取向。 ι= 0， m=0， S轨道空间取向为1； ι=1, m=0 ,±1，P轨道空间取向为3； ι=2 m=0 ,±1,±2 ,d轨道空间取向为5； …… 在一个确定的原子轨道下电子自身还有两种不同的运动状态(光谱的精细结构),这由mS确定 可用↑↑ 表示自旋平行,↑↓表示自旋反平行 例题 7.对原子中的电子来说，下列成套的量子数中不可能存在的是_______。 A.(3,1,1,-1/2) B.(2,1,-1,+1/2) C.(3,3,0,-1/2) D.(4,3,-3,+1/2) 例题 24.表示3d的诸量子数为：_______ A.n=3 ι=1 m=+1 mS=-1/2 B.n=3 ι=2 m=+1 mS=+1/2 C.n=3 ι=0 m=+1 mS=-1/2 D.n=3 ι=3 m=+1 mS=+1/2 S时l=0；P时l=1；d时l=2；f时l=3 3.原子核外电子分布三原则 (1)泡利不相容原理：一个原子轨道中只能容纳自旋方向相反的两个电子。(一个原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子) (2)最低能量原理：电子总是尽先占据能量最低的轨道。电子依据近似能级图由低到高依次排布。近似能级图: 7s…… 6s 4f 5d 6p 5s 4d 5p 4s 3d 4p 3s 3p 2s 2p 1s (3)洪特规则：在n和ι值都相同的轨道中，电子总是尽可能分占各个轨道且自旋平行。如2p3: 洪特规则特例：当电子的分布处于全充满、半充满或全空时，比较稳定。 全充满: p6或d10或f14 半充满: p3或d5或f7 全空: p0或d0或f0 例如: 24Cr 1S22S22P63S23P63d54S1 , 半充满比较稳定。 29Ｃu 1S22S22P63S23P63d104S1, 全充满比较稳定 (4)核外电子分布式： 原子的 原子的 离子的 离子外层 电子分布式 外层电子分布式 电子分布式 电子分布式 （价电子构型） 11Na1s22s22p63s1 3s1 Na+:1s22s22p6 2s22p6 16S1s22s22p63s23p4 3s23p4 S2-:1s22s22p63s23p6 3s23p6 26Fe1s22s22p6 3s23p63d64S2 3d64s2 Fe3+:1s22s22p63s23p63d5 3s23p63d5 24Cr 1S22S22P63S23P63d54S1 3d54S1 24Cr3＋1S22S22P63S23P63d3 3S23P63d3 29Ｃu 1S22S22P63S23P63d104S1 3d104S1 2