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第 1 章 原子结构和键合 本章主要内容 1.1原子结构 1.2原子间的键合 1.3高分子链 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规则。 （3）元素性质、原子结构和该元素在元素周期表中的位置三者之间的关系。 1.1 原子结构 1.1.1 物质的组成 物质是由无数微粒（分子、原子、离子）按一定方式聚集而成的集合体； 分子是能单独存在、且保持物质化学特性的一种微粒； 分子又由一些更小的微粒即原子组成，原子是化学变化中最小的微粒； 1.1.2 原子结构(atomic structure) 近代科学实验表明：原子是由原子核(由带正电荷的质子和呈电中性的中子组成)和核外电子(带负电荷)构成 原子结构的特点：体积很小，质量大部分集中于原子核内。 1.1.3 原子的电子结构 电子云(election atmosphere)的形成： 电子具有波粒二象性，描述原子中一个电子的位置和能量用四个量子数(quantum number)： 主量子数（电子层） 轨道量子数（电子亚层） 磁量子数（轨道数） 自旋角动量子数（自旋方向） 主量子数n—— 决定原子中电子能级，以及与核的平均距离，即表示电子所处的量子壳层； 轨道角动量量子数li—— 给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚层），与电子运动的角动量有关； 磁量子数mi—— 给出每个轨道角动量量子数数的能级数或轨道数，决定电子云的空间取向； 自旋角动量量子数si—— 反映电子不同的自旋方向。 核外电子排布遵循的规律：能量最低原理、Pauli不相容原理(Pauli principle)、Hund规则(Hund ’s rule)。 能量最低原理——电子的排布总是先占据能量最低的内层，再由内向外进入能量较高的壳层，尽可能使体系的能量最低。 Pauli不相容原理——在一个原子中在一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子，主量子数为n的壳层，最多容纳电子2n2。 Hund规则——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，而且自旋的方向相同。 当电子排布为全充满、半充满或全空时，此时是比较稳定的，并且整个原子的能量最低。 1.1.4 元素周期表 元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称。 元素周期表是元素周期规律的具体表现形式,它反映了元素之间的相互联系规律,元素在周期表中的位置反映了那个元素的原子结构和一定的性质. 1.2 原子间的键合 结合键(binding bond) ： 结合键分为：化学键－金属键、离子键、共价键 物理键－范德华力、氢键 1.2.1 化学键（主价键、一次键） 金属键(metallic bond) 自由电子——金属正离子间 特点：电子共有化，无饱和性，无方向性。 可以解释金属的一些特征，如良好的导电、导热性，具有较高的强度和良好的延展性，具有金属光泽，正的电阻温度系数 。 金属键 2. 离子键(ionic bond) 金属正离子——非金属负离子之间 特点：以离子为结合单位，结合力较强，决定离子晶体结构的是正负离子电荷及几何因素，有较高的配位数，无方向性。 可以解释离子晶体的一些特征，如较高的熔点和硬度，固态时为良好的绝缘体而熔融态时具有良好的导电性。 3. 共价键(covalent bond) 两个或多个原子间共用电子对 特点：以原子的形式共用电子对，具有饱和性(只和一个电子配对）和方向性（使得电子云达到最大限度重叠），配位数较小、各键间都有确定方位。 可以解释共价晶体的一些特征，如结合极为牢固，结构稳定，熔点高，质硬而脆，导电性差。 1.2.2 物理键（次价键、二次键） 1. 范德华力(Van Der Waals force) 电偶极矩的感应作用 特点：除高分子外，键的结合不如化学键牢固，无饱和性，无方向性。 2. 氢键(hydrogen bond) 分子间特殊作用力 表达为：X—H—Y 特点：具有饱和性和方向性，可存在于分子内或分子间。氢键主要存在于高分子材料内。 1.2.3 混合键 实际材料（金属和陶瓷）中结合键多为混合键 金属中主要是金属键，还有其他键如：共价键、离子键 陶瓷化合物中出现离子键和金属键的混合 一些气体分子以共价键结合，