第一讲 原子结构、分子结构与化学键理论.ppt

《大学化学》无 机化学部分 授课教师： 林 峰 Tel: Lab.); E-mail: fenglin@ 浙江大学理学院化学系 无机与材料化学研究所 什么是化学？ 化学是在原子、分子层次上(10-6~10-9m)研究物质的组成、结构、性质及其能量变化的一门科学。 它涉及存在于自然界的物质（如矿物、空气中的气体、海洋里的水和盐、动植物体内的化学成分），以及由化学家创造的新物质；它也涉及自然界的变化（如因闪电而着火的树木、生命过程中的化学变化），还有那些由化学家发明创造的新变化。 化学的主要任务是创造新物质，以满足人类对物质的需求。 数、理、化的拟人表达 数学 —— 充满智慧的长者； 物理 —— 彬彬有礼的绅士； 化学 —— 婀娜多姿的女郎。 构建化学知识的基本方法 化学知识的积累和构造 感性认识 理性认识 现象 反应 物质 性质 结构 化学知识的掌握和应用 无机化学的范畴 Moeller.T. : 除去碳氢化合物和其大多数衍生物外，无机化学是对所有元素和它们化合物的性质和反应进行实验研究和理论解释的科学。 无机化学的分支学科 生物无机化学 无机材料化学 配位化学 金属有机化学 无机合成化学 无机仿生化学 …… 学习《无机化学》课程的参考书 指定参考书： 《无机化学》高教出版社（第四版） 大连理工大学无机化学教研室 编 推荐参考书： 《无机化学》（上、下册）高教出版社 第三版 武汉大学 吉林大学等校编 《无机化学》（上、下册）高教出版社 第四版 北师大、华师大等主编 《现代基础化学》化学工业出版社 第一版 朱裕贞 顾 达 黑恩成 主编 课件下载和ppt及论文上传 FTP地址：52 打开“incoming”文件夹 打开“林峰-2010《大学化学-无机化学》”文件夹，即可下载课件。 《大学化学》无机化学部分的教学内容安排 第1讲——原子结构和元素周期律 1.1 原子结构理论的发展概况 1.2 原子的量子力学模型 1.3 原子的电子结构与元素周期律 1.4 原子结构与元素性质的关系 化学视野—扫描隧道显微镜(STM) 1.1 原子结构理论的发展概况 Demokritos 的古代原子论 原子与虚空是万物的本原； 原子是一种最小的、不可见的和不能再分的物质微粒； 虚空则是原子运动的场所，也是实在的存在； 原子在虚空中急剧而零乱地作直线运动； 由于原子的大小、形状、次序和位置的不同，原子之间的碰撞才会结合组成世界的万物。 1.1 原子结构理论的发展概况 1808年英国化学家John Dalton提出“原子论”： 元素是由非常微小的、看不见的、不可再分割的原子组成； 原子既不能创造，不能毁灭，也不能转变，所以在一切化学反应中都保持自己原有的性质； 同一种元素的原子的形状、质量及性质相同，而不同元素的原子的形状、质量及性质则各不相同，原子的质量（而不是形状）是元素最基本的特征；不同元素的原子以简单的数目比例相结合，形成化合物。 化合物的原子称为复杂原子，它的质量为所含各种元素原子质量之总和。同种化合物的复杂原子，其性质和质量也必然相同。 Rutherford的a粒子散射实验 a粒子撞击金原子的情形 Rutherford的有核原子模型 Rutherford的有核原子模型的缺陷： 根据经典电磁理论，绕核高速旋转的电子将不断以电磁波的形式发射出能量。这将导致两种结果： （a）电子不断发射能量，自身能量会不断减少，电子运动的轨道半径也将逐渐缩小，电子很快就会落在原子核上，即有核原子模型所表示的原子是一个不稳定的体系。 Rutherford的有核原子模型的缺陷 （b）电子自身能量逐渐减少，电子绕核旋转的频率也要逐渐地改变。根据经典电磁理论，辐射电磁波的频率将随着旋转频率的改变而逐渐变化，因而原子发射的光谱应是连续光谱。 事实上，原子是稳定存在的而且原子光谱不是连续光谱而是线状光谱。这些矛盾是经典理论所不能解释的。 19世纪末和20世纪初的三个著名实验 光电效应 黑体辐射 氢原子的线状光谱 不连续性的概念 Planck的量子论 氢原子的线状光谱实验 Rydberg公式 氢原子光谱的