一章原子結(jié)構(gòu)與鍵合

第一章原子結(jié)構(gòu)與鍵合宋強(qiáng)副教授重點(diǎn)與難點(diǎn)1、描述原子中電子的空間位置和能量的4個(gè)量子數(shù)。2、核外電子排布遵循的原則。3、元素性質(zhì)、原子結(jié)構(gòu)和該元素在周期表中的位置三者之間的關(guān)系。4、原子間結(jié)合鍵分類及其特點(diǎn)。1.1原子結(jié)構(gòu)一、物質(zhì)的組成—分子、原子、離子1、分子：能單獨(dú)存在，且保持物質(zhì)化學(xué)特性的一種微粒。2、原子：化學(xué)變化中的最小微粒，是組成分子和物質(zhì)的基本單元。

注意—原子不是物質(zhì)的最小微粒二、原子的結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)：原子核（質(zhì)子+中子）+核外電子2、特點(diǎn)：1）電中性，質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)；

2）體積??；

3）質(zhì)量主要集中在原子核內(nèi)

三、原子的電子結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)掌握）電子云:用統(tǒng)計(jì)的方法判斷電子在核外空間某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的幾率的大小1、原子中的一個(gè)電子的空間位置和能量用四個(gè)量子數(shù)確定：1）主量子數(shù)n—決定原子中電子能量以及與核的平均距離，即表示電子所處的量子殼層。

n=1，2，3，4……；依次命名為K、L、M、N殼層電子云量子殼層鎂的電子分布狀況2）軌道角動(dòng)量量子數(shù)li—給出電子在同一量子殼層所處的能級(jí)（電子亞層）取值為0，1，2，…，n-1例：若n=2，則有兩個(gè)軌道角動(dòng)量量子數(shù)l2=0和l2=1說(shuō)明L殼層中，根據(jù)電子能量的差別，還包含兩個(gè)電子亞層li01234能級(jí)spdfg說(shuō)明：在同一量子殼層中，亞層電子的能量是按s,p,d,f,g的次序遞增三、原子的電子結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)掌握）3）磁量子數(shù)mi—給出每個(gè)軌道角動(dòng)量量子數(shù)的能級(jí)數(shù)或軌道數(shù)。每個(gè)li下的磁量子數(shù)為2li+14）自旋角動(dòng)量量子數(shù)si—反映電子不同的自旋方向規(guī)定：si為和，反映電子順時(shí)針和逆時(shí)針兩種自旋方向，用“↑”和“↓”li01234能級(jí)spdfg軌道數(shù)13579三、原子的電子結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)掌握）

鈉元素11個(gè)電子中每個(gè)電子的全部量子數(shù)

鈉（原子序數(shù)為11）原子結(jié)構(gòu)中K﹑L、M量子殼層的電子分布狀況2、核外電子的排布規(guī)律遵循的原則：1）能量最低原理：電子排布總是盡可能使體系得能量最低電子總是先占據(jù)能量最低的殼層，排滿后再進(jìn)入下一殼層K→L→M→N

同一電子層，電子按照s→p→d→f→g2）泡利不相容原理：在一個(gè)原子中不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子

3）洪德（Hund）定則：①在同一亞層中的各個(gè)能級(jí)中，電子的排布盡可能分占不同的能級(jí)，而且自旋方向相同；②當(dāng)電子排布為全充滿、半充滿或全空時(shí)，整個(gè)原子的能量最低。舉例：碳、氮、氧三元素原子的電子層排布主量子數(shù)為n的殼層，最多容納2n2個(gè)電子三、原子的電子結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)掌握）需注意的問(wèn)題當(dāng)原子序數(shù)較大時(shí)，電子排列并不總是按照規(guī)則依次排列的，d和f能級(jí)開始被填充時(shí)，相鄰殼層的能級(jí)有重疊現(xiàn)象。舉例：①原子序數(shù)為26的鐵原子

1s22s22p63s23p63d64s2

②寫出原子數(shù)為32、62的原子的電子排布1s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p64d104f65s25p66s2③寫出原子數(shù)為24、29的原子的電子排布

7s7p7d6s6p6d6f5s5p5d5f4s4p4d4f3s3p3d2s2p1s四、元素周期表1、基本概念回顧★元素：具有相同核電荷數(shù)的同一類原子的總稱?！镌刂芷诼桑涸氐耐鈱与娮咏Y(jié)構(gòu)隨著原子序數(shù)（核中帶正電荷的質(zhì)子數(shù)）的遞增而呈周期性的變化的規(guī)律?！锿凰?具有相同的質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的同一元素的原子。質(zhì)量不同、化學(xué)性質(zhì)相同2、說(shuō)明1）7個(gè)橫行周期按原子序數(shù)遞增的順序從左至右排列；2）18個(gè)縱行16族，7個(gè)主族、7個(gè)副族、1個(gè)Ⅷ族、1個(gè)零族，最外層的電子數(shù)相同，按電子殼層數(shù)遞增的順序從上而下排列。3、特點(diǎn)：1）同一周期元素：核外電子層數(shù)相同，從左到右，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。2）同一主族元素：從上到下電子層數(shù)增多，金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。3）價(jià)電子數(shù)：惰性元素、堿金屬、過(guò)渡族金屬寫出Fe2+：1s22s22p63s23p63d6Fe3+：1s22s22p63s23p63d5四、元素周期表1.2原子間的鍵合結(jié)合鍵物理鍵（Physicalbonding）

化學(xué)鍵（Chemicalbonding）

氫鍵（Hydrogenbonding）金屬鍵（Metallicbonding）離子鍵（Ionicbonding）共價(jià)鍵（Covalentbonding）主價(jià)鍵Primaryatomicbonding→次價(jià)鍵

Secondaryatomicbonding一、金屬鍵1、典型金屬原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）最外層電子數(shù)很少；2）價(jià)電子極易掙脫原子核之束縛而成為自由電子，形成電子云；2、定義：金屬中自由電子與金屬正離子之間構(gòu)成的鍵3、金屬鍵特點(diǎn)：1）電子共有化；2）無(wú)飽和性、無(wú)方向性；3）形成低能量密堆結(jié)構(gòu)。金屬鍵4、性能：良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，良好的延展性金屬變形時(shí)，由金屬鍵結(jié)合的原子可變換相對(duì)位置，因而金屬具有良好的延性將電壓作用于金屬時(shí)，電子云中的電子很容易運(yùn)動(dòng)并傳送電流一、金屬鍵二、離子鍵1、結(jié)合實(shí)質(zhì)2、特點(diǎn)：1）以離子而不是原子為結(jié)合單位；2）正負(fù)離子相間排列，異號(hào)離子間吸引力最大，同號(hào)離子間斥力最??；3)無(wú)方向性、無(wú)飽和性。3、性能：1）熔點(diǎn)高；2）質(zhì)硬且脆；3）導(dǎo)電性差。金屬原子失電子→帶正電的正離子非金屬原子得電子→帶負(fù)電的負(fù)離子靜電引力結(jié)合離子鍵三、共價(jià)鍵1、實(shí)質(zhì)：由兩個(gè)或多個(gè)電負(fù)性相差不大的原子間通過(guò)共用電子對(duì)而形成的化學(xué)鍵。2、分類：1）極性鍵—共用原子對(duì)偏于某成鍵原子。2）非極性鍵—共用原子位于兩成鍵原子中間。3、特點(diǎn)：1）具有方向性（s層除外）；2）具有飽和性；3）配位數(shù)較小，結(jié)合極為牢固。共價(jià)鍵4、性能：1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；2）熔點(diǎn)高；3）質(zhì)硬脆；4）導(dǎo)電、導(dǎo)熱能力差。共價(jià)鍵材料在外力作用下可能發(fā)生鍵的破斷。因此，共價(jià)鍵材料是脆性的三、共價(jià)鍵四、范德華力1、實(shí)質(zhì)：由于近鄰原子的相互作用引起電荷位移而形成偶極子，借助這種微弱的、瞬時(shí)的電偶極矩的感應(yīng)作用，將原來(lái)具有穩(wěn)定的原子結(jié)構(gòu)的原子或分子結(jié)合為一體的鍵合。2、靜電力、誘導(dǎo)力、色散力3、特點(diǎn)：1）無(wú)方向性和飽和性；2）結(jié)合力弱范德瓦耳斯力五、氫鍵1、實(shí)質(zhì)：氫原子中唯一的電子被其它原子所共有（共價(jià)鍵結(jié)合），裸露的帶正電荷的原子核將