第一章原子結(jié)構(gòu)與分子結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容§1.1微觀粒子運動的特殊性§1.2核外電子排布和元素周期表§1.3元素基本性質(zhì)的周期性§1.4離子鍵理論§1.5共價鍵理論§1.6分子間作用力§1.1微觀粒子運動的特殊性一、微觀粒子的波粒二象性

1924年，法國物理學(xué)家德布羅意提出了微觀粒子也具有波粒二象性，預(yù)言微觀粒子的波長λ符號下列關(guān)系式：

§1.1微觀粒子運動的特殊性二、測不準(zhǔn)原理

電子既然是具有波粒二象性的微觀粒子，那么能否像經(jīng)典力學(xué)中確定宏觀物體的運動狀態(tài)一樣，用位置和速度的物理量來準(zhǔn)確地描述電子的運動狀態(tài)？海森堡認(rèn)為微觀粒子的位置與動量之間應(yīng)有以下測不準(zhǔn)關(guān)系：§1.1微觀粒子運動的特殊性三、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云1．電子云表示在某一瞬間電子在該位置出現(xiàn)過，是電子在核外空間出現(xiàn)幾率密度分布的形象化描述。§1.1微觀粒子運動的特殊性三、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云1．電子云多電子原子內(nèi)電子云形狀有球形、無柄啞鈴型和梅花瓣形等。

§1.1微觀粒子運動的特殊性三、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云1．電子云多電子原子內(nèi)電子云形狀有球形、無柄啞鈴形和梅花瓣形等。

§1.1微觀粒子運動的特殊性三、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云1．電子云多電子原子內(nèi)電子云形狀有球形、無柄啞鈴形和梅花瓣形等。

§1.1微觀粒子運動的特殊性三、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云2.波函數(shù)和四個量子數(shù)

1926年，奧地利物理學(xué)家薛定諤提出了一個描述核外電子運動狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式——薛定諤方程。

§1.1微觀粒子運動的特殊性三、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云2.波函數(shù)和四個量子數(shù)求解薛定諤方程需引入n、l、m三個常數(shù)項。只有當(dāng)n、l、m的取值符合一定要求時，薛定諤方程的解ψ才能表示電子的一種空間運動狀態(tài)。在量子力學(xué)中把確定波函數(shù)的這類特定常數(shù)n、l、m叫做量子數(shù)。

§1.1微觀粒子運動的特殊性三、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云2.波函數(shù)和四個量子數(shù)

(1)主量子數(shù)——電子層主量子數(shù)n是用來表示核外電子運動離核遠(yuǎn)近的數(shù)值，常用符號K、L、M、N、O、P、Q表示?！?.1微觀粒子運動的特殊性

三、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云2.波函數(shù)和四個量子數(shù)

(2)角量子數(shù)——電子亞層角量子數(shù)決定原子軌道的形狀，按光譜學(xué)習(xí)慣，電子亞層用下列符號表示：電子亞層spdfgh

l012345§1.1微觀粒子運動的特殊性三、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云2.波函數(shù)和四個量子數(shù)

(3)磁量子數(shù)m

決定原子軌道的空間取向。它可以取-l到+l的2l+1個值，即0，±1，±2……到±l。§1.1微觀粒子運動的特殊性三、核外電子運動狀態(tài)的描述（一）電子云2.波函數(shù)和四個量子數(shù)

(4)自旋量子數(shù)ms

決定電子的自旋方向，電子的自旋方向只有“順時針”、“逆時針”兩種，因此自旋量子數(shù)的值只有兩個，即+1/2和-1/2?！?.2核外電子排布和元素周期表一、多電子原子的能級（一）原子軌道近似能級圖

§1.2核外電子排布和元素周期表一、多電子原子的能級(二)比較能級組中軌道能量

1．角量子數(shù)相同時，主量子數(shù)n越大，軌道的能量（或能級）越高。

2．主量子數(shù)n相同時，角量子數(shù)l越大，軌道的能量（或能級）越高。

3．主量子數(shù)和角量子數(shù)同時變動時，從圖中可知，軌道的能級變化比較復(fù)雜。

§1.2核外電子排布和元素周期表二、核外電子排布規(guī)律（一)能量最低原理

§1.2核外電子排布和元素周期表二、核外電子排布規(guī)律（二）保利（Pauli）不相容原理

每個原子軌道中只能容納兩個自旋方向相反的電子，也就是說在同一原子中沒有運動狀態(tài)完全相同的電子，亦即無四個量子數(shù)完全相同的電子。

§1.2核外電子排布和元素周期表二、核外電子排布規(guī)律（三）洪特(Hunt)規(guī)則

等價軌道上的電子盡可能分占不同軌道，且自旋方向相同。

洪特規(guī)則特例：在等價軌道上當(dāng)電子分布為全充滿p6，d10，f14，半充滿p3，d5，f7，全空p0，d0，f0時是相對穩(wěn)定的?！?.2核外電子排布和元素周期表三、元素周期表(一)周期第1周期2種元素短周期第2周期8種元素短周期第3周期8種元素短周期第4周期18種元素長周期第5周期18種元素長周期第6周期32種元素長周期第7周期32種元素不完全周期§1.2核外電子排布和元素周期表三、元素周期表（二）族周期表中元素分為16個族：八個主族ⅠA～ⅧA（其中ⅧA也可寫成0族），八個副族ⅠB～ⅧB（其中ⅧB也可寫成Ⅷ）。

(三)分區(qū)

s區(qū)ns1-2

，p區(qū)ns2np1～6，d區(qū)（n-1）d1～10ns1～2，ds區(qū)（n-1）d10ns1～2，f區(qū)（n-2）f1～14(n-1)d0～2ns2?！?.3元素基本性質(zhì)的周期性一、原子半徑

(一)概念

1．共價半徑

§1.3元素基本性質(zhì)的周期性一、原子半徑

(一)概念

2．金屬半徑

§1.3元素基本性質(zhì)的周期性一、原子半徑

(一)概念

3．范德華半徑§1.3元素基本性質(zhì)的周期性一、原子半徑

(二)原子半徑的周期性變化規(guī)律

對于短周期元素，從左到右，原子半徑明顯減??；對于長周期的過渡元素，從左到右，原子半徑減小的較為緩慢。同一主族的元素，從上到下，原子半徑逐漸增大，這與電子層數(shù)逐漸增多有關(guān)。§1.3元素基本性質(zhì)的周期性二、電離能（一）電離能的定義一個基態(tài)的氣態(tài)原子失去電子成為氣態(tài)正離子時所需要的能量。（二）電離能的周期性變化

同周期中，從左向右，Z增大，r減小，核對電子的吸引增強(qiáng)，愈來愈不易失去電子，所以I增大。

§1.3元素基本性質(zhì)的周期性三、電子親合能（一）概念

處于基態(tài)的一個氣態(tài)中性原子得到1個電子成為氣態(tài)陰離子時所放出的能量，叫該元素的第一電子親合能。（二）第一電子親合能的周期性變化

同周期元素從左到右，電子親合能一般逐漸增大；同族中自上而下電子親合能逐漸減小?！?.3元素基本性質(zhì)的周期性四、電負(fù)性

元素的電負(fù)性是指原子在分子中吸引成鍵電子的能力，用符號X表示。電負(fù)性的變化規(guī)律是：同周期中，自左向右逐漸增大；同主族中，自上向下逐漸變小?！?.4離子鍵理論一、離子鍵的形成

活潑的金屬與活潑的非金屬元素電負(fù)性差別大，金屬元素的原子易失去電子，非金屬元素的原子易得電子。當(dāng)兩種元素相遇時，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成帶相反電荷的離子?！?.4離子鍵理論二、離子鍵的特征

（一）作用力的實質(zhì)是靜電引力（二）離子鍵無方向性和飽和性

因為是靜電吸引，所以無方向性；且只要是正負(fù)離子之間，則彼此吸引，即無飽和性?！?.4離子鍵理論三、離子晶體的特點

（一）無確定的分子量（二）導(dǎo)電性（三）熔點沸點較高（四）硬度高，延展性差§1.5共價鍵理論一、現(xiàn)代價鍵理論（一）氫分子中的化學(xué)鍵

量子力學(xué)計算表明，兩個具有電子構(gòu)型的H彼此靠近，兩個1s電子以自旋相反的方式形成電子對，使體系的能量降低。

§1.5共價鍵理論一、現(xiàn)代價鍵理論（二）價鍵理論要點

1．A、B兩原子各有一個成單電子，當(dāng)A、B相互接近時，兩電子以自旋相反的方式結(jié)成電子對，即兩個電子所在的原子軌道能相互重疊，則體系能量降低，形成穩(wěn)定的共價鍵。

§1.5共價鍵理論一、現(xiàn)代價鍵理論（二）價鍵理論要點

2.自旋相反的電子配對成鍵后，就不能再與其它原子的未成對電子配對成鍵。即每個原子能夠形成共價鍵的數(shù)目受該原子中未成對電子數(shù)目的限制，這就是共價鍵的飽和性。

§1.5共價鍵理論一、現(xiàn)代價鍵理論（二）價鍵理論要點

3.成鍵電子的軌道重疊越多，兩核間電子云密度越大，形成的共價鍵越牢固。

§1.5共價鍵理論一、現(xiàn)代價鍵理論（三）共價鍵的類型和參數(shù)

1．σ鍵

§1.5共價鍵理論一、現(xiàn)代價鍵理論（三）共價鍵的類型和參數(shù)

2．π鍵

§1.5共價鍵理論一、現(xiàn)代價鍵理論

（三）共價鍵的類型和參數(shù)

3．鍵參數(shù)

(1)鍵能：一定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓力下基態(tài)化學(xué)鍵分解成氣態(tài)基態(tài)原子所需要的能量，單位為kJ·mol-1。

§1.5共價鍵理論一、現(xiàn)代價鍵理論

（三）共價鍵的類型和參數(shù)

3．鍵參數(shù)

(2)鍵長：是指分子中兩成鍵原子的核間平均距離。

(3)鍵角：分子中鍵與鍵之間的夾角稱為鍵角?！?.5共價鍵理論三、雜化軌道理論

(一)雜化概念

在形成多原子分子的過程中，中心原子的若干能量相近的原子軌道重新組合，形成一組新的軌道，這個過程叫做軌道的雜化，產(chǎn)生的新軌道叫做雜化軌道?！?.5共價鍵理論

三、雜化軌道理論

(二)雜化軌道的數(shù)目、形狀、成分和能量

在雜化過程中形成的雜化軌道的數(shù)目等于參加雜化的軌道的數(shù)目之和。

（三）雜化軌道類型

1．sp雜化

§1.5共價鍵理論三、雜化軌道理論

（三）雜化軌道類型

2．sp2雜化§1.5共價鍵理論三、雜化軌道理論

（三）雜化軌道類型

3．sp3雜化§1.6分子間作用力一、鍵的極性與分子的極性(一)共價鍵的極性

極性鍵非極性鍵(二)分子的極性正、負(fù)電荷重中重合的分子稱為非極性分子。正、負(fù)電荷重中不重合的分子稱為