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暑假高二拔尖班化学讲义（初稿） 授课提纲 一. 原子结构 二．元素周期律 三．分子结构 四．分子间作用力 五．氧化还原反应和电化学 六．晶体结构初步 一 原子结构 (一) 核外电子的运动状态的描述 确定一个电子的核外运动状态需要四个量子数,即主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数。 1、主量子数(n)[决定能层即电子层]： 定义：电子在核外所占的有效空间(电子离核远近的标志或电子所占有的能级) b取值：n=1, 2, 3, 4, 5, (不连续的)，n越大能量越高。 符号： K, L, M, N, O (来自于氢原子的光谱，也叫作“光谱象符号) 角量子数()[决定能级即电子亚层]： a.定义：电子在核外运动的形式，用来表示原子轨道或电子云的形状。 b.取值：=0, 1, 2, 3, 4, …… ,n-1 (n-1)为最大值 c.光谱学用符号：s, p, d, f, g n相同，越大能量越高。 电子的能量取决于主量子数n和角量子数L。 3、磁量子数(m)[与轨道对应的量子数]： a、定义：电子在某种运动形态下的空间不同伸展方向(取向)，与能量无关。 b、取值受的制约：m=0, ±1, ±2, …… ,±L [取(2+1)个] ?2，?1，0，+1，+2五个轨道 原子轨道是由n、l、m三个量 4、自旋量子数(ms)： a、定义：表示电子在空间的自旋运动方向 b、取值：，,代表顺时针或逆时针旋转。取值相同则为“自旋平行”，取值不同则为“自旋相反” (二)核外电子排布 1、能量最低原理：基态多电子原子核外电子排布时，总是先占据能量最低的轨道，当低能量轨道占满后，才排入高能量的轨道，以使整个原子能量最低。 构造原理：随核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按一定的顺序填入子轨道 泡利不相容原理：“核外不存在四个量子数完全相同的两个电子” 或“同一原子轨道(n、l、m相同)仅能容纳自旋相反的两个电子” 各亚层最多容纳的电子数：s2，p6，d10，f14，g18。 各电子层最多容纳的最大电子数＝2n2 洪特规则：电子尽可能占有能量相同的空轨道并且自旋平行。 24号元素Cr和29号元素Cu的电子排布式分别写为： Cr： 1s22s22p63s23p63d54s1 Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。 图2-1 电子排布轨道填充顺序图 典型例题 例1 (2006年全国初赛) 2006年3月有人预言，未知超重元素第126号元素有可能与氟形成稳定的化合物。按元素周期系的已知规律，该元素应位于第八周期，它未填满电子的能级应是 5g ，在该能级上有 6 个电子，而这个能级总共可填充 18 个电子。 例2 (2004年初赛) 2004年2月2日，俄国杜布纳实验室宣布用核反应得到了两种新元素X和Y。X是用高能48Ca撞击靶得到的。经过100微秒，X发生α-衰变，得到Y。然后Y连续发生4次α-衰变，转变为质量数为268的第105号元素Db的同位素。以X和Y的原子序数为新元素的代号(左上角标注该核素的质量数)，写出上述合成新元素X和Y的核反应方程式。 答案、+ Ca = 288115+3n 288115 = 284113 + 4He 例3 (2010年全国初赛) (1)2009年10月合成了第117号元素，从此填满了第七周期所有空格，是元素周期系发展的一个里程碑。117号元素是用249Bk轰击48Ca靶合成的，总共得到6个117号元素原子其中1个原子经次α衰变得到270Db后发生裂变；5个原子则经次α衰变得到281Rg后发生裂变。用117号元素符号，写出得到117号元素的核反应方程式在元素符号的左上角和左下角分别质量数和原子序数。 二 元素周期律 （一）电离能I 定义：元素的气态原子在基态时失去一个电子成为一价气态正离子所需要的能量，称元素的第一电离能。 基态M(g)M+(g)M2+(g) M3+(g) 例如：Al(g)Al+(g)…… 第一电离能I1= 578 kJ·mol-1；第二电离能I2=1823 kJ·mol-1；第三电离能 I3=2751 kJ·mol-1 图2-2元素第一电离能的周期性变化 I大，难失电子；I小，易失电子，金属性强。 规律：①同周期Z* 增大，半径减小，稍有起伏(半充满、全充满结构稳定)。 ②同族元素Z*增加不多，半径增大起主导作用。 ③长周期中也有起伏，I增大不如短周期明显。 （二）电子亲合能 定义：一个基态的气态原子得到一个电子形成一价气态负离子所放出的能量。称该原子的第一电子亲合能。 习惯上把放出能量的电子亲合能EA用正号表示。 O(g)+eO－(g