分子中的原子理論教學(xué)課件

TheoryofAtomsinMolecules2019.11化學(xué)中的原子化學(xué)研究物質(zhì)的性質(zhì)與變化。物質(zhì)由其包含的元素確定與區(qū)分,由于元素性質(zhì)由其原子確定,因此化學(xué)在原子層次研究物質(zhì)原子論:Dalton1807年提出原子假設(shè)。他假設(shè)原子即使在與其他原子化合為分子時(shí)也保持其獨(dú)立性,在分子中也存在一個(gè)個(gè)的原子化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)思想:Von'tHo.Lebel,1874,分子中原子之間以化學(xué)鍵連接,存在優(yōu)勢的幾何結(jié)構(gòu)排列。分子是以化學(xué)鍵網(wǎng)絡(luò)連接的原子集合體。原子或官能團(tuán):分子中存在原子的假設(shè),是一些實(shí)驗(yàn)觀測的結(jié)果。發(fā)現(xiàn),原子或原子團(tuán)存在特征性質(zhì)(靜態(tài)的反應(yīng)的,與光譜的),它們一般在相對狹窄的范圍內(nèi)變化可以建立性質(zhì)的集團(tuán)可加性,如能量,質(zhì)量等。致于可加性質(zhì):在某些分子中,性質(zhì)的變化非常小隨著化學(xué)體系知識的積累,發(fā)現(xiàn)可以對毎種原子或官能團(tuán)分配獨(dú)立的性質(zhì),這樣化學(xué)知識被排序,分類和理解,通過分配給原子和官能團(tuán)以性質(zhì),這些性質(zhì)可以用來確認(rèn)給定基團(tuán)的存在,或理解和預(yù)言某些總體系的行為。原子結(jié)構(gòu):Dalton提出大膽假設(shè),每種原子擁有特定的質(zhì)量,該質(zhì)量的值與原子的化學(xué)狀態(tài)無關(guān),即不管它是自由的還是與其他原子化合。這個(gè)假設(shè)直到Rutherford的α粒子散射實(shí)驗(yàn)并提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型之后才得到證實(shí)。原子核幾乎擁有原子的全部質(zhì)里而且,原子的所有正電荷全部集中在原子核上,由此可以確定每類原子原子的正電荷集中在原子中的很小體積,幾乎是一個(gè)點(diǎn)上,核與電子的吸引力是分子中最重要的作用力,因此核在決定分子電荷分布的拓?fù)湫再|(zhì)方面扮演了獨(dú)特的角色,是吸引子,這個(gè)角色直接導(dǎo)致了原子的定義。這樣我們從電子電荷分布角度確認(rèn)原子的化學(xué)特征本書的目的是證明:當(dāng)將量子力學(xué)應(yīng)用于研究電子電荷分布的性質(zhì)時(shí),有著可定義性質(zhì)的原子的存在與分子結(jié)構(gòu)假設(shè)的相關(guān)概念是物質(zhì)的量子描述的結(jié)果。量子力學(xué)提供的完全描述用于研究分子中的原子。12分子中原子理論的必要標(biāo)準(zhǔn)東縛原子的定義—分子中的原子一必須那樣使得我們可以定義其所有的平均性質(zhì)由于物理連續(xù)性,這些性質(zhì)的定義必須約化到孤立原子的對應(yīng)性質(zhì)的量子力學(xué)定義.一個(gè)性質(zhì),當(dāng)對分子中所有原子相加時(shí),應(yīng)該可以產(chǎn)生分子的平均值即原子的性質(zhì)必須是可加的,為了解釋這個(gè)觀察:在某些系列分子中,原子與它們的性質(zhì)在分子間可轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致了可加性方案可加性方案要求:(1)分子中原子的性質(zhì)是可加的;(2)原子及其性質(zhì)在分子之間是可轉(zhuǎn)移的兩片等同的物質(zhì)具有等同的性質(zhì)這個(gè)基本的事實(shí)應(yīng)該擴(kuò)展到原子領(lǐng)域,并要求原子是在真實(shí)空間定義的,以致于如果個(gè)原子在兩個(gè)不同的系統(tǒng)中或一個(gè)系統(tǒng)的兩個(gè)不同位置處是等同的,則它必然對系統(tǒng)的整體性質(zhì)貢獻(xiàn)等同的數(shù)量.理論上通過分子電荷分布的拓?fù)湫再|(zhì)確定的真實(shí)空間的劃分來定義原子.原子的性質(zhì)的恒定性,包括其對系統(tǒng)總能量的貢獻(xiàn),理論上發(fā)現(xiàn)直接由電荷分布的恒定性確定.當(dāng)在兩個(gè)不同的分子中,關(guān)于一個(gè)原子的電荷分布是同樣的,即當(dāng)這原子或某個(gè)官能團(tuán)在兩個(gè)體系的真實(shí)空間中是同樣的,其就對總能量與兩個(gè)系統(tǒng)的其他性質(zhì)給出同樣的貢獻(xiàn)正是由于原子的空間形式與其性質(zhì)的直接關(guān)系,我們才可以在不同系統(tǒng)中確認(rèn)它們當(dāng)然原子并不總是可轉(zhuǎn)移的.但在原子可在系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)移的極限下,在原子的性質(zhì)和形式之間的關(guān)系是最明顯的在通常情況下,如果在轉(zhuǎn)移到不同系統(tǒng)時(shí)一個(gè)基團(tuán)的電荷分布的確改變,則其對總能量的貢獻(xiàn)將是不同的我們可以將其能量上的改變與電賀分布的變化聯(lián)系起來.將理論上的原子與化學(xué)上的原子等同起來的最終證據(jù)是:其性質(zhì)的改變與形式的改變成比例比如CH2基