第十章 物质结构基础 无机及分析化学教学课件.ppt

第十章? 物质结构基础 学 习 要 求 1.了解原子核外电子运动的特性；了解四个量子数的物理意义，掌握其取值规律；了解原子轨道角度分布图、电子云的角度分布图和径向分布图。 2.掌握核外电子排布原则及方法；理解核外电子排布和元素周期系之间的关系；掌握原子半径、电离能、电子亲合能、电负性的周期性变化规律。 3.了解离子键与共价键理论的基本要点；掌握共价键的特点、类型和键参数等概念。 4.掌握杂化轨道理论要点，能正确判断简单分子的空间构型。 5．掌握分子间力和氢键的特征及对物性的影响；了解离子极化对物性的影响；了解常见晶体类型及物性。 10.1 核外电子的运动状态 10.1.1 氢原子光谱与波尔理论 1.氢原子光谱 连续光谱 太阳、白炽灯发出的白光，通过三角棱镜的分光作用，可分出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等连续波长的光谱，称为连续光谱。 1885年瑞士物理学家巴尔末发现氢原子光谱可见区四条谱线的频率遵循下面的数学关系 式中:n为大于2的正整数，当n分别为3，4，5，6时，?分别为可见光区的四条谱线的频率。 1913年，瑞典物理学家里德堡提出了氢原子光谱各光区谱线之间关系的通式： 式(10-2)中n1、n2为正整数，且n2 n1， RH = 3.289 ? 1015s?1，称里德堡常量。 如氢原子光谱在可见区(波长? = 400?700 nm) 有4条颜色不同的谱线，与里德堡公式相吻合： 类似可求得?绿、 ?绿、 ?蓝、 ?蓝及?紫、 ?紫等。 波尔理论成功地解释了氢原子光谱： 基态氢原子的电子在高压电激下获得能量跃迁到高能量的激发态，由于激发态能量高不稳定，电子会从高能量激发态跃迁回低能量轨道并以光的形式释放出能量。 　 不同的元素，核内质子数不同，核外电子数不同，相应的轨道能级也不同，因而有特征的原子光谱。原子发射和吸收光谱及元素的火焰定性分析即基于此原理。　　 2.微观粒子运动的统计性规律 10.1.3 核外电子运动状态描述 2. 波函数(?)与电子云( |? |2) (1)主量子数(n) 主量子数决定原子轨道离核的远近。 n 可取的值 1， 2，3，4，5, 6, 7 光谱学符号 K, L, M, N, O, P, Q n 值愈大，电子离核愈远，能量愈高。由于n只能取正整数，所以电子的能量是量子化的。 对氢原子来说，其电子的能量可用下式表示： E = -13.6/n2eV 角量子数 (l ) l 决定原子轨道的形状。 l 可取的值 0，1，2，3,… (n –1) ， 光谱学符号 s，p，d，f，…， 在多电子原子中，当n相同时，不同的角量子数l （即不同的电子云形状）也影响电子的能量 大小。 (3) 磁量子数m 磁量子数m反映电子云在空间的伸展方向，其量子化条件受l的限制。 m取值：0，?1，?2，?3，…? l，共可取2l +1个值。 说明原子轨道或电子云在空间有不同的取向。 (4) 自旋角动量量子数 si 主量子数 n 和轨道角动量量子数 l 决定原子轨道的能量； 轨道角动量量子数 l 决定原子轨道的形状； 磁量子数 m 决定原子轨道的空间取向或原子轨道的数目； 自旋角动量量子数si决定电子运动的自旋状态。 电子在核外运动的状态可以用四个量子数来描述。 10.1.4 原子轨道和电子云的图像 对用三个量子数 n、l、m限制的合理的波函数： ?n,l,m(x, y, z ) ?n,l,m(r, ? , ?) ?n,l,m(r, ? , ?) Rn,l(r)??l,m(? ,?) Rn,l (r)只与半径(r