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1、原子结构与分子结构第1页，共66页，编辑于2022年，星期五目目 录录 原子结构原子结构 电子层结构与元素周期系电子层结构与元素周期系 分子结构分子结构第2页，共66页，编辑于2022年，星期五教教 学学 要要 求求 1 1、了解电子等微观粒子运动的特殊性；、了解电子等微观粒子运动的特殊性；2 2、了解原子轨道、波函数、电子云等基本概念；、了解原子轨道、波函数、电子云等基本概念；3 3、重点掌握描述电子运动状态的四个量子数的物理意义、重点掌握描述电子运动状态的四个量子数的物理意义及取值规则；及取值规则；4 4、掌握原子核外电子排布规律（例外除外），并根据电子排、掌握原子核外电子排布规律（例外除
2、外），并根据电子排布式判断元素在周期表中的位置及主要性质；布式判断元素在周期表中的位置及主要性质；5 5、了解原子半径、有效核电荷、电离能、电子亲合能、了解原子半径、有效核电荷、电离能、电子亲合能、电负性的概念及递变规律；电负性的概念及递变规律；6 6、掌握离子键、共价键理论要点；掌握杂化轨道与分子空间、掌握离子键、共价键理论要点；掌握杂化轨道与分子空间构型及分子极性的关系；构型及分子极性的关系；7 7、利用化学键、分子间力、氢键和晶体类型说明物质性、利用化学键、分子间力、氢键和晶体类型说明物质性质及递变规律。质及递变规律。第3页，共66页，编辑于2022年，星期五11 11 氢原子光谱和玻尔
3、理论氢原子光谱和玻尔理论 1897年，汤姆森发现了电子年，汤姆森发现了电子原子可分；原子可分；1905年，爱因斯坦提出光子学年，爱因斯坦提出光子学说说光有波粒二象性；光有波粒二象性；1911年，英国物理学家卢瑟福通年，英国物理学家卢瑟福通过过-粒子散射实验粒子散射实验，提出了含核原子提出了含核原子模型模型原子行星模型原子行星模型：原子原子是由带是由带正电荷的原子核及带负电荷的电子组成，正电荷的原子核及带负电荷的电子组成，原子中心是极小的原子核，电子绕核旋原子中心是极小的原子核，电子绕核旋转，象行星绕恒星旋转一般。转，象行星绕恒星旋转一般。第一节第一节 原子结构原子结构第4页，共66页，编辑于2
4、022年，星期五氢原子光谱氢原子光谱第5页，共66页，编辑于2022年，星期五玻尔理论玻尔理论:1913年，丹麦物理学家玻尔年，丹麦物理学家玻尔（卢瑟福的学生。卢瑟福因发现卢瑟福的学生。卢瑟福因发现-射线获诺贝尔奖，他指导射线获诺贝尔奖，他指导11位学位学生获了诺贝尔奖，玻尔是其中之一生获了诺贝尔奖，玻尔是其中之一），在卢瑟福原子模型基础上，根据，在卢瑟福原子模型基础上，根据普郎克的普郎克的“量子学说量子学说”和爱因斯坦和爱因斯坦“光子学说光子学说”，提出了，提出了“玻尔理玻尔理论论”，成功解释了氢原子光谱。，成功解释了氢原子光谱。第6页，共66页，编辑于2022年，星期五玻尔理论要点：玻尔理
5、论要点：一、在原子中，电子不能任意运动，只能在一、在原子中，电子不能任意运动，只能在有确定半径和能量的有确定半径和能量的特定轨道特定轨道上运动，电子在这样上运动，电子在这样的轨道上运动时，不吸收或放出能量，是处于一种的轨道上运动时，不吸收或放出能量，是处于一种稳定态；稳定态；二、电子在不同轨道上旋转时可具有不同能量，二、电子在不同轨道上旋转时可具有不同能量，电子运动时所处的能量状态称为电子运动时所处的能量状态称为能级能级。电子的能量。电子的能量是是量子化量子化的。的。能级能量最低的称为能级能量最低的称为基态基态，其它称为，其它称为激发态激发态。三、电子只有在不同能级之间跃迁时，才吸收或放三、电
6、子只有在不同能级之间跃迁时，才吸收或放出能量，频率与两个能级的能量差有关。出能量，频率与两个能级的能量差有关。第7页，共66页，编辑于2022年，星期五 玻尔理论玻尔理论成功解释了氢光谱的形成和规律性成功解释了氢光谱的形成和规律性,然而然而应用玻尔理论，除某些类氢离子（应用玻尔理论，除某些类氢离子（HeHe+,Li,Li2+2+,Be,Be3+3+等）等）能得到基本满意结果外，它不能说明能得到基本满意结果外，它不能说明多电子多电子原子光谱，原子光谱，也不能说明氢原子光谱的精细结构。也不能说明氢原子光谱的精细结构。因为电子是微观粒子，它的运动因为电子是微观粒子，它的运动不遵守经典力学规不遵守经典
7、力学规律律而有其特有的性质和规律。因此玻尔理论必定被随而有其特有的性质和规律。因此玻尔理论必定被随后发展完善起来的后发展完善起来的量子力学量子力学理论所代替。理论所代替。第8页，共66页，编辑于2022年，星期五12 原子的量子力学模型原子的量子力学模型一、微观粒子的波粒二象性一、微观粒子的波粒二象性1、德布罗意波、德布罗意波 1905年，爱因斯坦提出光子学说年，爱因斯坦提出光子学说光有波粒二象性；光有波粒二象性；1924年，年轻年，年轻的法国物理学家德布罗意受到启发，大胆提出：的法国物理学家德布罗意受到启发，大胆提出：“一切实物粒子都具有波粒一切实物粒子都具有波粒二象性。二象性。”这种波称为
8、德布罗意波或物质波：这种波称为德布罗意波或物质波：=h/mv=h/p 波长（波动性），波长（波动性），P动量（粒子性）。动量（粒子性）。电子、原子、分子、中子等电子、原子、分子、中子等微观粒子微观粒子具有物质波，具有物质波，都具有波粒二象性都具有波粒二象性，质量质量m较大的宏观物体，波动性不显著，可视其无波动性。较大的宏观物体，波动性不显著，可视其无波动性。实验依据实验依据1927年，美国的戴维森、革末的电子衍射实验证明：电子束年，美国的戴维森、革末的电子衍射实验证明：电子束衍射图和光衍射图是极相似的同心圆环衍射图和光衍射图是极相似的同心圆环电子确实有波动性。电子确实有波动性。第9页，共66页
9、，编辑于2022年，星期五2、海森堡不确定（测不准）原理、海森堡不确定（测不准）原理 1927年，德国物理学家海森堡年，德国物理学家海森堡指出：指出：对于具有波粒二象性的微观对于具有波粒二象性的微观粒子，粒子，不可能不可能同时准确同时准确测定运动微粒测定运动微粒的速度和位置，的速度和位置，若运动微粒的位置测若运动微粒的位置测的越准确，其速度测的就越不准确，的越准确，其速度测的就越不准确，反之亦然。反之亦然。总之，电子是微观粒子，有其特征：总之，电子是微观粒子，有其特征：量子化、波粒二象性、不可能同时准量子化、波粒二象性、不可能同时准确测定运动电子的速度和位置。确测定运动电子的速度和位置。因此，
10、因此，不能用经典力学或旧量子论解释原子结不能用经典力学或旧量子论解释原子结构规律，而要用近代量子力学理论构规律，而要用近代量子力学理论薛定谔方程描述。薛定谔方程描述。第10页，共66页，编辑于2022年，星期五二、核外电子运动状态的近代描述二、核外电子运动状态的近代描述 薛定谔方程薛定谔方程 我们知道，电磁波可用波函数我们知道，电磁波可用波函数来描述。量来描述。量子力学从微观粒子具有波粒二象性出发，认为子力学从微观粒子具有波粒二象性出发，认为微观粒子的运动状态也可用波函数来描述，微微观粒子的运动状态也可用波函数来描述，微观粒子是在三维空间运动的，故波函数是观粒子是在三维空间运动的，故波函数是x
11、、y、z的函数。的函数。1926年，奥地利物理学家薛定谔年，奥地利物理学家薛定谔 从微观粒子从微观粒子具有波具有波 粒二象性出发，通粒二象性出发，通 过光学和力学方程的类过光学和力学方程的类比，提出了比，提出了薛定谔方程薛定谔方程，它是描述微观粒子运，它是描述微观粒子运动的基本方程，是二阶偏微分方程动的基本方程，是二阶偏微分方程：第11页，共66页，编辑于2022年，星期五 薛定谔方程的每个解代表电子在原子中的一种运薛定谔方程的每个解代表电子在原子中的一种运动状态，为了通俗化，量子力学借用经典力学的动状态，为了通俗化，量子力学借用经典力学的“原原子轨道子轨道”一词，把在三维空间里找到某电子的原
12、子一词，把在三维空间里找到某电子的原子体系中的每个区域，就叫作一条原子轨道。体系中的每个区域，就叫作一条原子轨道。注意注意：此处的原子轨道绝不是玻尔理论的原子轨道，而是指此处的原子轨道绝不是玻尔理论的原子轨道，而是指用统计的方法，可在所代表的区域内找到核外运动的用统计的方法，可在所代表的区域内找到核外运动的该电子，而该电子在此区域内（即这一轨道）中的运该电子，而该电子在此区域内（即这一轨道）中的运动是随机的、测不准地出现的。动是随机的、测不准地出现的。第12页，共66页，编辑于2022年，星期五 解薛定谔方程解出一个波函数解薛定谔方程解出一个波函数，就得到一条原子，就得到一条原子轨道；但要使其
13、解是合理解，需要指定三个量子数轨道；但要使其解是合理解，需要指定三个量子数n n，L L，m m为一定值；另外，原子光谱的精细结构表明，电子还有为一定值；另外，原子光谱的精细结构表明，电子还有另外一种运动形式，称为另外一种运动形式，称为“自旋运动自旋运动”，用自旋量子数，用自旋量子数m mS S表示，表示，n n，L L，m m，m mS S称为称为四个量子数四个量子数（）。三个量子数三个量子数n n，L L，m m描述一条原子轨道。描述一条原子轨道。如如3 3，0 0，0 0，是，是3S3S轨道，轨道，3 3，1 1，1 1，是，是3P3P轨道中的一条。轨道中的一条。描述一个电子的运动状态，
14、需要四个量子数描述一个电子的运动状态，需要四个量子数n n，L L，m m，m mS S。如：（如：（3 3，1 1，0 0，+1/2+1/2）表示在）表示在3P3P轨道上轨道上“正旋正旋”的一个电子。的一个电子。第13页，共66页，编辑于2022年，星期五名名 称称定定 义义符符 号号取取 值值主量子数主量子数n n 描述电子出现概率最大的区描述电子出现概率最大的区域离核的平均距离，是域离核的平均距离，是决定决定电子能量高低的主要因素电子能量高低的主要因素。n值相同的电子处于同一电子值相同的电子处于同一电子层。层。K，L，M，N，O，P，Q（光谱学（光谱学符号，与周期表符号，与周期表对应）对
15、应）n=1，2，3，4，5，6，7（正整数）（正整数）角量子数角量子数l l决定电子空间运动的角动量，决定电子空间运动的角动量，以及原子轨道或电子云的形以及原子轨道或电子云的形状，标志状，标志电子亚层电子亚层，在多电，在多电子原子中，子原子中，电子能量由电子能量由n、L共同决定。共同决定。s，p，d，f n-1（光谱学符（光谱学符号，与亚层对应）号，与亚层对应）（简并轨道）（简并轨道）从从0，1，2，3 到到n 1磁量子数磁量子数mm描述原子轨道或电子云在描述原子轨道或电子云在空空间的伸展方向间的伸展方向，决定在各亚，决定在各亚层中的简并轨道数。层中的简并轨道数。从从-l l,0,到到+l l
16、（共（共2L+1个）个）自旋量子数自旋量子数mms s描述电子自旋运动的量子数描述电子自旋运动的量子数描述电子自旋运动的量子数描述电子自旋运动的量子数 或或+1/2，-1/2第14页，共66页，编辑于2022年，星期五主量主量子数子数 n n取取 值值1 12 23 34 4电子层电子层符号符号K KL LMMN N角角量量子子数数l l取取 值值0 00 01 10 01 12 20 01 12 23 3电子亚层电子亚层符号符号1s1s2s2s2p2p3s3s3p3p3d3d4s4s4p4p4d4d4f4f电子云电子云形状形状圆球圆球形形圆球圆球形形哑铃哑铃形形圆球圆球形形哑铃哑铃形形花瓣花
17、瓣形形圆球圆球形形哑铃哑铃形形花瓣花瓣形形花瓣形磁量子数磁量子数 m m0 00 00 0110 00 0 110 01 21 20 00 0110 01 21 20 01 21 233 亚层轨道数亚层轨道数 （2 2l l+1+1）1 11 13 31 13 35 51 13 35 57 7电子层轨道数电子层轨道数 n n2 21 14 49 91616核外电子总数核外电子总数 2n 2n2 22 28 818183232第15页，共66页，编辑于2022年，星期五13 13 原子核外电子结构原子核外电子结构 用薛定谔方程对多电子原子近似求解。即由用薛定谔方程对多电子原子近似求解。即由n，L
18、，m可解出可解出多电子原子的原子轨道；多电子原子的原子轨道；n，L，m，mS决定电子的运动状态；决定电子的运动状态；n，L决定原子轨道的能量高低。决定原子轨道的能量高低。光谱实验表明：光谱实验表明：基态原子核外电子的排布是有严格规律基态原子核外电子的排布是有严格规律能量最低原理。能量最低原理。为此先要知道原子轨道的能级顺序，再讨论电子排布的基本原理。一、多电子原子的能级一、多电子原子的能级 多电子原子的原子轨道能量高低，大致由 n，L决定，但存在“能级交错”。鲍林根据光谱实验数据及理论计算提出了多电子原子中轨道近似能级图。（其它：科顿图等）。1、鲍林近似能级图、鲍林近似能级图2、“屛蔽效应屛蔽
19、效应”和和“钻穿效应钻穿效应”第16页，共66页，编辑于2022年，星期五 美国化学家鲍林，美国化学家鲍林，1954年获诺贝尔化学奖年获诺贝尔化学奖,1963年获诺贝尔和平年获诺贝尔和平奖，世界至今独获二次奖，世界至今独获二次诺贝尔奖的唯有鲍林。诺贝尔奖的唯有鲍林。（1）屛蔽效应：屛蔽效应：在多电子原子中，电子因受其它电子排斥，而使指定电子感受到的核电荷（即有效核电荷）减小的作用称为屛蔽效应屛蔽效应。实际作用在该电子上的核电荷 Z*=Z ，称为屛蔽常数，屛蔽常数，Z*称为有效核电荷有效核电荷。粗略的说：（*用斯来脱规则可计算）内层电子对外层电子的屛蔽作用较大；同层电子间的屛蔽作用较小；外层电子
20、对内层电子的屛蔽作用可略。第17页，共66页，编辑于2022年，星期五（2）钻穿效应）钻穿效应 从量子力学观点看，电子可以出现在原子内任从量子力学观点看，电子可以出现在原子内任何地方，因此，外层电子也有可能出现在离核很近何地方，因此，外层电子也有可能出现在离核很近处，这种电子渗入原子内部而更靠近核的本领称为处，这种电子渗入原子内部而更靠近核的本领称为钻穿钻穿，电子钻到核附近、回避其他电子屛蔽作用、使其能电子钻到核附近、回避其他电子屛蔽作用、使其能量降低的作用，称为量降低的作用，称为钻穿效应钻穿效应。总之，总之，“屛蔽效应屛蔽效应”和和“钻穿效应钻穿效应”是决定能级高是决定能级高低的二个方面。低
21、的二个方面。第18页，共66页，编辑于2022年，星期五鲍林近似能级图鲍林近似能级图第19页，共66页，编辑于2022年，星期五 1、同一原子中的同一电子层内，各亚层之间的能量次序为：、同一原子中的同一电子层内，各亚层之间的能量次序为：ns np nd nf 2、同一原子中的不同电子层内，相同类型亚层之间的能量次、同一原子中的不同电子层内，相同类型亚层之间的能量次序为：序为：1s 2s 3s;2p 3p 4p;3d 4d 5d 3、同一原子中第三层以上的电子层中，不同类型的亚、同一原子中第三层以上的电子层中，不同类型的亚层之间，在能级组中常出现能级交错现象：层之间，在能级组中常出现能级交错现象
22、：4s 3d 4p;5s 4d 5p;6s 4f 5d 6p 重点：能能 级级 顺顺 序序第20页，共66页，编辑于2022年，星期五 二、基态原子核外电子排布原理二、基态原子核外电子排布原理2、泡利不相容原理、泡利不相容原理 多电子原子在基态时，核外电子多电子原子在基态时，核外电子总是尽先占据能量最低的轨道，再总是尽先占据能量最低的轨道，再依次由低向高填充，以使原子体系依次由低向高填充，以使原子体系的总能量最低，处于最稳定状态。的总能量最低，处于最稳定状态。结论：（1）一种运动状态只能容纳一个电子；每一个原子轨道最多只能容纳2个自旋方向相反的电子。（2）每一亚层最多容纳的电子数是确定的。（3
23、）各电子野最多容纳2n2个电子。同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或在同一原子同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或在同一原子中没有运动状态中没有运动状态4个方面完全相同的电子存在。个方面完全相同的电子存在。1、能量最低原理、能量最低原理第21页，共66页，编辑于2022年，星期五3 3、洪特规则、洪特规则、洪特规则、洪特规则电子在等价轨道（即能量相同的原子轨道）上排布时，总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同，这种排布体系能量最低，最稳定。特 例：当等价轨道中的电子处于全充满（当等价轨道中的电子处于全充满（S2 、P6、d10、f14）、半充满（）、半充满（S1 、P3、d5、f7
24、）、全空（）、全空（S0、P0、d0、f0）时，原子具有额外的稳定性。）时，原子具有额外的稳定性。第22页，共66页，编辑于2022年，星期五三、原子的电子构型三、原子的电子构型1、基态原子的电子层结构、基态原子的电子层结构 当原子中的电子按照上述三原则并根据鲍林能级图排布时，该原子处于最低能量状态，称为基态原基态原子子。电子在原子轨道中的排布方式称为电子层结构电子层结构，简称电子构型。2、基态原子的电子结构的表示方式、基态原子的电子结构的表示方式第23页，共66页，编辑于2022年，星期五轨道表示式：轨道表示式：一个圆圈或一个小方格表示一个原子轨道，一个圆圈或一个小方格表示一个原子轨道，在它
25、们的下面注明该轨道的能级，用向上或向下的箭头表在它们的下面注明该轨道的能级，用向上或向下的箭头表示电子的自旋状态；示电子的自旋状态；1s 2s 2p电子排布式：电子排布式：在亚层在亚层(能级能级)符号的右上角用数字注明符号的右上角用数字注明排列的电子数。排列的电子数。例例:8O 1s22s22p4 排布的电子数排布的电子数亚层（能级）符号亚层（能级）符号电子层数电子层数第24页，共66页，编辑于2022年，星期五原子实：原子实：原子实：原子实：内层已达到稀有气体的电子层写成内层已达到稀有气体的电子层写成“原子芯原子芯”（原子实），并以稀有气体符号加方括号表示。（原子实），并以稀有气体符号加方括
26、号表示。Fe Fe：Ar3d Ar3d6 64s4s2 2 价电子层结构式价电子层结构式：指的是价电子（指的是价电子（即能参与成键的电子即能参与成键的电子）所）所排布的电子层结构。排布的电子层结构。主族主族 ns12np16 副族副族 (n-1)d110 ns12说明 书写电子结构式时应按电子层 n 值大小顺序书写、不按交错顺序书写（原因原因：如3d能量高于4S，但当4S填充电子后，又因核与电子所组成的力场发生变化，4S能级反会升高，则失电子时，应先失去外层的4S电子，后失去3d电子，所以按电子层 n 值大小顺序书写电子结构式很方便）第25页，共66页，编辑于2022年，星期五第二节第二节 电
27、子层结构与元素周期律电子层结构与元素周期律k 元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化，这个规律叫做化，这个规律叫做元素周期律元素周期律。k 性质是由结构决定的，其元素的性质出现周期性变化，性质是由结构决定的，其元素的性质出现周期性变化，是由于其原子内部是由于其原子内部电子构型出现周期性电子构型出现周期性变化的结果；元素变化的结果；元素周期表则是各元素原子核外电子排布呈周期性变化的反周期表则是各元素原子核外电子排布呈周期性变化的反映。映。k 元素周期律是化学家门捷列夫（元素周期律是化学家门捷列夫（Mendeleev）于）于1869年总结出来的。
28、年总结出来的。元素周期系：元素周期系：各种元素形成有周期性规律的体系。各种元素形成有周期性规律的体系。元元素周期表则是元素周期系的具体表现形式。素周期表则是元素周期系的具体表现形式。第26页，共66页，编辑于2022年，星期五、周期与能级组、周期与能级组 元素周期最大值核外电子层数最高能级组数元素周期最大值核外电子层数最高能级组数 每周期元素数目该能级组容纳电子总数每周期元素数目该能级组容纳电子总数221 1 元素周期系与电子层结构的关系元素周期系与电子层结构的关系 元素周期律的实质元素周期律的实质 原子的电子结构随原子序数增加呈现周期性变化。原子的电子结构随原子序数增加呈现周期性变化。周周
29、期期 能级组能级组原子轨道原子轨道元素数目元素数目名名 称称1 12 23 34 45 56 67 7 1s 1s 2s2p 2s2p 3s3p 3s3p 4s3d4p 4s3d4p 5s4d5p 5s4d5p 6s4f5d6p 6s4f5d6p 7s5f6d 7s5f6d2 28 88 818181818323220(20(未完未完)特短周期特短周期短周期短周期短周期短周期长周期长周期长周期长周期特长周期特长周期不完全周期不完全周期第27页，共66页，编辑于2022年，星期五J周期表的特点周期表的特点J划分周期表的本质划分周期表的本质从活泼碱金属开始（从ns1开始），逐渐过渡到稀有气体为止（
30、至np6结束），如此周期性、重复出现。能级组的划分第28页，共66页，编辑于2022年，星期五2 2、族与电子层构型、族与电子层构型参与成键的电子参与成键的电子参与成键的电子参与成键的电子1818个纵行个纵行7 7个主族个主族A A7 7个副族个副族B B1 1个第个第族族1 1个个0 0族族价电子构型价电子构型ns12np16价电子构型价电子构型（n-1）d110ns12价电子构型价电子构型（n-1）d68ns2价电子构型价电子构型ns2np6第29页，共66页，编辑于2022年，星期五第30页，共66页，编辑于2022年，星期五3 3、元素分区、元素分区区区价电子构型价电子构型最后填入电子
31、的亚层最后填入电子的亚层包括的元素包括的元素s snsns1 12 2最外层的最外层的s s亚层亚层A A、A Ap pnsns2 2npnp1 16 6最外层的最外层的p p亚层亚层A AA Ad d(n-1)d(n-1)d1 18 8nsns0 02 2一般为次外层的一般为次外层的d d亚层亚层B BB B、dsds（n-1dn-1d1010nsns1 12 2一般为次外层的一般为次外层的d d亚层亚层BB、BBf f(n-2)f(n-2)f0 01414(n-1)d(n-1)d0 02 2nsns2 2一般为外数第三层的一般为外数第三层的f f亚亚层（有个别例外）层（有个别例外）LaLa
32、系、系、AcAc系系第31页，共66页，编辑于2022年，星期五 元素性质取决于原子的结构，元素性质取决于原子的结构，原子的电子结构有周期性，原子的电子结构有周期性，从而使元素的基本性质亦呈周期性变化。从而使元素的基本性质亦呈周期性变化。一、原子半径一、原子半径 规律规律 同一主族：由上而下增大同一主族：由上而下增大（原因：电子层增多）（原因：电子层增多）同一周期：同一周期：由左向右减小由左向右减小（原因：原子序数增大，核电荷对电（原因：原子序数增大，核电荷对电子吸引力增强，半径减小）子吸引力增强，半径减小）222 2 元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化 结结 论：论：原子半径随原子序数
33、的递增而呈明显原子半径随原子序数的递增而呈明显 的周期性变化，其原因是有效核电荷的周期性变化，其原因是有效核电荷 变化的周期性。变化的周期性。第32页，共66页，编辑于2022年，星期五原子半径类型金属半径共价半径范德华半径金属原子核间距一半同种原子共价单键结合，核间距一半分子间力连接原子核间距一半第33页，共66页，编辑于2022年，星期五 电离能的大小主要取决于原子的有效核电荷、原子半径和原子的电子层结构。二、电离能二、电离能1 1、电离能定义：、电离能定义：、电离能定义：、电离能定义：使一个基态的气态原子失去电子成为气态正离子使一个基态的气态原子失去电子成为气态正离子时所需要的能量。时所
34、需要的能量。符号：符号：I 单位：单位：KJ/mol2 2、规律、规律、规律、规律 同一周期：从左到右电离能越来越大同一周期：从左到右电离能越来越大 同一主族：从上到下电离能逐渐减小同一主族：从上到下电离能逐渐减小3 3 3 3、意义：、意义：、意义：、意义：电离能的大小反映了原子失去电子的难易程度。电离能的大小反映了原子失去电子的难易程度。电离能的大小反映了原子失去电子的难易程度。电离能的大小反映了原子失去电子的难易程度。I越越小小易失去电子易失去电子 金属性强金属性强 I越大越大难失去电子难失去电子 金属性弱金属性弱第34页，共66页，编辑于2022年，星期五 电子亲合能大小与有效核电荷、
35、原子半径、电子亲合能大小与有效核电荷、原子半径、电子层结构有关，故也呈周期性变化。电子层结构有关，故也呈周期性变化。三、电子亲合能三、电子亲合能1 1、定义：、定义：、定义：、定义：基态的气态原子得到一个电子成为气态阴离子时所放出的能量基态的气态原子得到一个电子成为气态阴离子时所放出的能量基态的气态原子得到一个电子成为气态阴离子时所放出的能量基态的气态原子得到一个电子成为气态阴离子时所放出的能量称为第一电子亲合能。称为第一电子亲合能。称为第一电子亲合能。称为第一电子亲合能。符合：符合：E 单位：单位：KJ/mol2 2、规律规律规律规律 同一周期：同一周期：从左到右逐渐增大从左到右逐渐增大从左
36、到右逐渐增大从左到右逐渐增大 同一主族：同一主族：从上到下总趋势逐渐减少从上到下总趋势逐渐减少从上到下总趋势逐渐减少从上到下总趋势逐渐减少3 3、意义：、意义：、意义：、意义：表示气态原子得到电子的难易（非金属性强弱）表示气态原子得到电子的难易（非金属性强弱）E1 大大易得到电易得到电 子子非金属性强非金属性强 E1 小小难得到电难得到电 子子非金属性弱非金属性弱第35页，共66页，编辑于2022年，星期五四、元素电负性四、元素电负性1 1、定义：、定义：、定义：、定义：分子中原子吸引成键电子的能力。符号：分子中原子吸引成键电子的能力。符号：分子中原子吸引成键电子的能力。符号：分子中原子吸引成
37、键电子的能力。符号：2 2、规律、规律、规律、规律 同一周期：同一周期：从左到右依次递增从左到右依次递增从左到右依次递增从左到右依次递增 同一主族：同一主族：自上而下趋于减小自上而下趋于减小自上而下趋于减小自上而下趋于减小3 3、意义、意义、意义、意义:（1）可以统一量度金属性及非金属性）可以统一量度金属性及非金属性:（2）X=2.0为分界线为分界线（3）元素的）元素的X大大,易形成离子键易形成离子键,X小小,易形成共价键易形成共价键.元素电负性是全面衡量元素金属性和非金属性强弱的一个重要数据。电负性越大，元素非金属性越强，金属性则越弱；电负性越小，元素金属性越强，非金属性则越弱。第36页，共
38、66页，编辑于2022年，星期五第三节第三节 分子结构分子结构化学键：化学键：分子或晶体中直接相邻的原子或离子分子或晶体中直接相邻的原子或离子 间的强烈相互作用。间的强烈相互作用。化学键类型：化学键类型：离子键、金属键、共价键三种。离子键、金属键、共价键三种。31 31 共价键理论共价键理论一、一、一、一、氢分子的形成和共价键的本质氢分子的形成和共价键的本质二、共价键的特点二、共价键的特点二、共价键的特点二、共价键的特点（1）饱和性：饱和性：原子能形成共价键的数目受原子中未成对且自旋方向原子能形成共价键的数目受原子中未成对且自旋方向相反的电子数的限制。相反的电子数的限制。（2）方向性：方向性：
39、成键原子的电子云必须在各自密度最大的方向上重成键原子的电子云必须在各自密度最大的方向上重叠。叠。（最大重叠原理）最大重叠原理）最大重叠原理）最大重叠原理）第37页，共66页，编辑于2022年，星期五基态基态、能量降低、能量降低、成键成键排斥态排斥态、能量升能量升高、不成键高、不成键 共价键的结合力是两核对共价键的结合力是两核对共用电子共用电子形成形成的的负电区负电区的吸引力，故共价键的的吸引力，故共价键的本质是电性本质是电性作用力作用力。（但非静电引力）。（但非静电引力）共价键的本质共价键的本质第38页，共66页，编辑于2022年，星期五三、共价键的类型：三、共价键的类型：三、共价键的类型：三
40、、共价键的类型：（1）、）、键键“头碰头头碰头”（原子轨道重叠部分在两核连线上，（原子轨道重叠部分在两核连线上，呈圆柱形，受核吸引力大，牢固。）呈圆柱形，受核吸引力大，牢固。）S-SP-SP-P第39页，共66页，编辑于2022年，星期五（2）、）、键键键键 “肩并肩肩并肩肩并肩肩并肩”（原子轨道重叠部分不在两核连线（原子轨道重叠部分不在两核连线（原子轨道重叠部分不在两核连线（原子轨道重叠部分不在两核连线上，镜面反对称，受核吸引力小，不牢固，所以上，镜面反对称，受核吸引力小，不牢固，所以上，镜面反对称，受核吸引力小，不牢固，所以上，镜面反对称，受核吸引力小，不牢固，所以 键电子易参键电子易参键
41、电子易参键电子易参加反应）加反应）加反应）加反应）PZ-PZ 共价共价单键单键一般是一般是键，键，双键双键是一个是一个 键、一个键、一个键，键，叁键叁键是一个是一个键、二个键、二个键。键。第40页，共66页，编辑于2022年，星期五 键键 键键键键存存存存在在在在可以单独存在可以单独存在可以单独存在可以单独存在不能单独存在，只能与不能单独存在，只能与不能单独存在，只能与不能单独存在，只能与键键共存共存共存共存形形形形成成成成成键轨道沿键轴重叠（头碰头）成键轨道沿键轴重叠（头碰头）成键轨道沿键轴重叠（头碰头）成键轨道沿键轴重叠（头碰头）,重叠程度大重叠程度大重叠程度大重叠程度大成键轨道平行侧面重
42、叠（肩并肩）成键轨道平行侧面重叠（肩并肩）成键轨道平行侧面重叠（肩并肩）成键轨道平行侧面重叠（肩并肩）,重叠程度小重叠程度小重叠程度小重叠程度小分分分分布布布布电子云对称分布在键轴周围电子云对称分布在键轴周围电子云对称分布在键轴周围电子云对称分布在键轴周围,呈圆呈圆呈圆呈圆柱形柱形柱形柱形电子云对称分布于电子云对称分布于电子云对称分布于电子云对称分布于键键所在平面的上所在平面的上所在平面的上所在平面的上下下下下性性性性质质质质键能较大，比较稳定键能较大，比较稳定键能较小，不稳定键能较小，不稳定成键两个原子可沿键轴自由旋转成键两个原子可沿键轴自由旋转成键两个原子不能沿键轴自由旋转成键两个原子不能
43、沿键轴自由旋转电子云受核的束缚大，不易极化电子云受核的束缚大，不易极化电子云受核的束缚小，容易极化电子云受核的束缚小，容易极化组组组组成成成成C-CC-C一个一个键键C=CC=C一个一个一个一个键键，一个一个一个一个键键键键C CC C一个一个一个一个键键，两个，两个，两个，两个键键键键第41页，共66页，编辑于2022年，星期五四、共价键的键参数四、共价键的键参数四、共价键的键参数四、共价键的键参数表征共价键性质的物理量表征共价键性质的物理量1、键长、键长 分子中成键的两个原子核之间的平均距离（即核间距）。分子中成键的两个原子核之间的平均距离（即核间距）。2、键角、键角 分子中某一原子与另外
44、两个原子形成的两个共价键在空间形成的夹角。分子中某一原子与另外两个原子形成的两个共价键在空间形成的夹角。键长和键角键长和键角决定决定分子的立体分子的立体形状形状。3、键能、键能 在在298.15K298.15K和和100kPa100kPa条件下，断裂气态分子的单位物质的量的化学键，使条件下，断裂气态分子的单位物质的量的化学键，使它变成气态原子或原子团所需的能量。它变成气态原子或原子团所需的能量。符号：符号：E E 单位：单位：kJkJmolmol-1-1第42页，共66页，编辑于2022年，星期五 键能是化学键强度的主要标志之一，它在一定程度上反映了键的键能是化学键强度的主要标志之一，它在一定
45、程度上反映了键的键能是化学键强度的主要标志之一，它在一定程度上反映了键的键能是化学键强度的主要标志之一，它在一定程度上反映了键的稳定性，是决定物质化学性质的重要因素。稳定性，是决定物质化学性质的重要因素。稳定性，是决定物质化学性质的重要因素。稳定性，是决定物质化学性质的重要因素。对于双原子分子，键能在数值上等于键解离能；对于双原子分子，键能在数值上等于键解离能；对于双原子分子，键能在数值上等于键解离能；对于双原子分子，键能在数值上等于键解离能；对于多原子分子，键能是一个平均值。对于多原子分子，键能是一个平均值。对于多原子分子，键能是一个平均值。对于多原子分子，键能是一个平均值。4、键的极性和分
46、子的极性、键的极性和分子的极性 由于共用电子对偏向于电负性较大元素的原子而使共价键具有极性。由于共用电子对偏向于电负性较大元素的原子而使共价键具有极性。键的极性以键的极性以偶极矩偶极矩（）表示。）表示。对于双原子分子，键的偶极矩就是对于双原子分子，键的偶极矩就是分子的偶极矩分子的偶极矩；对于多原子分子，分子的偶极矩是各键偶极矩的对于多原子分子，分子的偶极矩是各键偶极矩的向量和向量和。多原子分子的极性由键的极性及各键在空间分布的方向决多原子分子的极性由键的极性及各键在空间分布的方向决定。定。第43页，共66页，编辑于2022年，星期五332 2 杂化轨道理论杂化轨道理论 1931年，鲍林和斯莱脱
47、在价键理论的基础上，年，鲍林和斯莱脱在价键理论的基础上，提出提出杂化轨道理论杂化轨道理论可解释多原子分子的可解释多原子分子的空间构空间构型等。型等。一、基本概念一、基本概念1、杂化：原子形成分子时，同一原子中能量相近的不同原子轨道重新分配能量和调整伸展方向，组合成一组新的利于成键的原子轨道的过程称为。2、杂化轨道：杂化所形成的新轨道称为。均匀混合均匀混合第44页，共66页，编辑于2022年，星期五二、杂化理论要点二、杂化理论要点1、原子轨道的杂化，只有在形成 分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。2、只在能量相近的原子轨道才能发生杂化。3、一定数目的原子轨道杂化后，可得数目相同
48、、能量相等的杂化轨道；而且杂化后，轨道角度分布及形状均发生了变化。第45页，共66页，编辑于2022年，星期五(1)等性杂化等性杂化(2)sp3不等性杂化不等性杂化 （1S+3p）7N 2S22P3三、杂化轨道类型三、杂化轨道类型三、杂化轨道类型三、杂化轨道类型第46页，共66页，编辑于2022年，星期五第47页，共66页，编辑于2022年，星期五8O 2S2S2 22P2P4 4第48页，共66页，编辑于2022年，星期五杂化轨道类型杂化轨道类型杂化轨道类型杂化轨道类型轨道键轨道键轨道键轨道键角角角角轨道几轨道几轨道几轨道几何形状何形状何形状何形状分子几分子几分子几分子几何形状何形状何形状何
49、形状实例实例实例实例spsp3 3等性杂化等性杂化109109 2828 正四面体正四面体正四面体正四面体CHCH4 4，NHNH4 4+，SiFSiF4 4不等性杂化不等性杂化1 1对成对电子对成对电子 1.7 0 X 1.7,1.7,可视为离子型化合物，可视为离子型化合物，可视为离子型化合物，可视为离子型化合物，（NaClNaCl）=2.23=2.23 1.71.7=1.781.7），但以共价性为主。），但以共价性为主。），但以共价性为主。），但以共价性为主。典型的离子型化合物：典型的离子型化合物：典型的离子型化合物：典型的离子型化合物：也有共价成分。也有共价成分。也有共价成分。也有共价成
50、分。第62页，共66页，编辑于2022年，星期五二、离子的特征二、离子的特征 离子的性质在很大程度上决定着离子型化合物的性离子的性质在很大程度上决定着离子型化合物的性离子的性质在很大程度上决定着离子型化合物的性离子的性质在很大程度上决定着离子型化合物的性质。质。质。质。1 1、离子电荷：离子电荷越高、半径越小、静电引力、离子电荷：离子电荷越高、半径越小、静电引力、离子电荷：离子电荷越高、半径越小、静电引力、离子电荷：离子电荷越高、半径越小、静电引力越强，则离子键越强。越强，则离子键越强。越强，则离子键越强。越强，则离子键越强。2 2、离子半径：正、负离子核间距即正、负离子有、离子半径：正、负离