《普通化学原子结构省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《普通化学原子结构省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx（60页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第四章第四章 原子结构原子结构主讲：李琼芳10/10/1第四章原子结构第1页从希腊德膜克利特（从希腊德膜克利特（Democritus）首先）首先提出提出“原子原子”概念，到英国道尔顿概念，到英国道尔顿（J.Dalton）创建）创建“原子学说原子学说”漫长岁月中，漫长岁月中，人类认识了人类认识了“从哲学家主观臆测到科学家试从哲学家主观臆测到科学家试验总结验总结”质飞跃。质飞跃。18971897年，英国物理学家汤姆逊年，英国物理学家汤姆逊（J.J.Thomson）在阴极射线研究中，发觉）在阴极射线研究中，发觉“电电子是一切原子共有组分子是一切原子共有组分”，并测定了电子电荷，并测定了电子电荷和质量
2、。和质量。10/10/2第四章原子结构第2页19，英国物理学家卢瑟福(E.Rutherford)为了解释粒子散射试验，提出了原子行星模型。但事实说明卢瑟福原子模型是极不完善，与但事实说明卢瑟福原子模型是极不完善，与宏观物体运动不一样，电子、原子、分子、宏观物体运动不一样，电子、原子、分子、等微观粒子有其独特运动特征。等微观粒子有其独特运动特征。第一节第一节微观粒子运动特征微观粒子运动特征10/10/3第四章原子结构第3页一、物理量不连续性一、物理量不连续性-量子化、量子化、波尔原子模型波尔原子模型19，玻尔(H.D.Bohr)在卢瑟福行星模型基础上，结合普朗克(M.Planck)和爱恩斯坦(A
3、.Einstein)思想，提出了氢原子结构玻尔理论。物理量改变不连续性是质量极微小电子、原子、分物理量改变不连续性是质量极微小电子、原子、分物理量改变不连续性是质量极微小电子、原子、分物理量改变不连续性是质量极微小电子、原子、分子、离子等微观粒子与宏观物体一主要区分。子、离子等微观粒子与宏观物体一主要区分。子、离子等微观粒子与宏观物体一主要区分。子、离子等微观粒子与宏观物体一主要区分。量子化量子化量子化量子化 量子量子量子量子E=hvE=hv式中，式中，式中，式中，h=6.62610h=6.62610-34-34J.sJ.s，称为普朗克常数，称为普朗克常数，称为普朗克常数，称为普朗克常数10/
4、10/4第四章原子结构第4页玻尔提出了著名玻尔氢原子模型玻尔提出了著名玻尔氢原子模型玻尔提出了著名玻尔氢原子模型玻尔提出了著名玻尔氢原子模型基态基态基态基态激发态激发态激发态激发态跃迁跃迁跃迁跃迁E=hvE=hvE EV=V=hh当电子由当电子由当电子由当电子由n=3,4,5,6n=3,4,5,6等轨道退激到等轨道退激到等轨道退激到等轨道退激到n=2n=2轨道上时，就产生轨道上时，就产生轨道上时，就产生轨道上时，就产生氢原子可见光谱氢原子可见光谱氢原子可见光谱氢原子可见光谱(H(H,H,H,H,H,H,H)。类氢离子类氢离子类氢离子类氢离子(单电子离子，如：单电子离子，如：单电子离子，如：单电
5、子离子，如：HeHe+,Li,Li2+2+,Be,Be3+3+)10/10/5第四章原子结构第5页二、二、电子波粒象二性电子波粒象二性波粒二象性波粒二象性波粒二象性波粒二象性E=hvE=hvhhp=p=p=mp=mP:P:动量动量动量动量E:E:能量能量能量能量V:V:频率频率频率频率:波长波长波长波长:速度速度速度速度10/10/6第四章原子结构第6页19241924年，巴黎大年轻硕士德布罗依年，巴黎大年轻硕士德布罗依年，巴黎大年轻硕士德布罗依年，巴黎大年轻硕士德布罗依(L.V.DeBroglie)(L.V.DeBroglie)19271927年，美国戴维逊和革末，英国小汤姆逊分别经过电子年
6、，美国戴维逊和革末，英国小汤姆逊分别经过电子年，美国戴维逊和革末，英国小汤姆逊分别经过电子年，美国戴维逊和革末，英国小汤姆逊分别经过电子衍射试验，证实了电子波存在。这些实物粒子波统称为物衍射试验，证实了电子波存在。这些实物粒子波统称为物衍射试验，证实了电子波存在。这些实物粒子波统称为物衍射试验，证实了电子波存在。这些实物粒子波统称为物质波或德布罗依波。质波或德布罗依波。质波或德布罗依波。质波或德布罗依波。19291929年，德布罗依荣获诺贝尔物理奖，很快之后，戴维逊年，德布罗依荣获诺贝尔物理奖，很快之后，戴维逊年，德布罗依荣获诺贝尔物理奖，很快之后，戴维逊年，德布罗依荣获诺贝尔物理奖，很快之后
7、，戴维逊和革末也双双取得诺贝尔奖和革末也双双取得诺贝尔奖和革末也双双取得诺贝尔奖和革末也双双取得诺贝尔奖19271927年，德国物理学家海森堡从理论上证实，要想同时准年，德国物理学家海森堡从理论上证实，要想同时准年，德国物理学家海森堡从理论上证实，要想同时准年，德国物理学家海森堡从理论上证实，要想同时准确测定运动微粒位置和动量（或速度）是不可能。这就是确测定运动微粒位置和动量（或速度）是不可能。这就是确测定运动微粒位置和动量（或速度）是不可能。这就是确测定运动微粒位置和动量（或速度）是不可能。这就是微观体系测不准关系，可用下式表示：微观体系测不准关系，可用下式表示：微观体系测不准关系，可用下式
8、表示：微观体系测不准关系，可用下式表示：10/10/7第四章原子结构第7页px=hp和和x分别表示微粒在空间某一方分别表示微粒在空间某一方向动量不准量和位置不准量；向动量不准量和位置不准量；h是普朗是普朗克常数。显然，克常数。显然，p和和x呈反比关系，呈反比关系，一个数值小（测得准），另一个必定大一个数值小（测得准），另一个必定大（测不准）。（测不准）。10/10/8第四章原子结构第8页三、波粒二象性统计解释三、波粒二象性统计解释几率几率几率几率 几率密度几率密度几率密度几率密度量子力学量子力学量子力学量子力学任何微观体系运动状态都能够用一个波函数任何微观体系运动状态都能够用一个波函数任何微观
9、体系运动状态都能够用一个波函数任何微观体系运动状态都能够用一个波函数 进行描述，微观粒子在空间某点出现几率密进行描述，微观粒子在空间某点出现几率密进行描述，微观粒子在空间某点出现几率密进行描述，微观粒子在空间某点出现几率密度可用波函数平方度可用波函数平方度可用波函数平方度可用波函数平方 2 2来表示。来表示。来表示。来表示。10/10/9第四章原子结构第9页第二节第二节波函数和单电子原子结构波函数和单电子原子结构一、一、波函数波函数 量子数量子数（1 1）主量子数）主量子数 （2 2）角量子数）角量子数 （3 3）磁量子数）磁量子数 （4 4）自旋量子数）自旋量子数二、电子云和径向分布图二、电
10、子云和径向分布图10/10/10第四章原子结构第10页一、一、波函数波函数 量子数量子数1926192619261926年，奥地利物理学家薛定谔（年，奥地利物理学家薛定谔（年，奥地利物理学家薛定谔（年，奥地利物理学家薛定谔（ErwinschrodingerErwinschrodinger）提出了描述微粒运动规律波动方程，称为薛定谔方程。提出了描述微粒运动规律波动方程，称为薛定谔方程。提出了描述微粒运动规律波动方程，称为薛定谔方程。提出了描述微粒运动规律波动方程，称为薛定谔方程。薛定谔方程解薛定谔方程解薛定谔方程解薛定谔方程解 称为波函数。依据波函数，即可计算得知称为波函数。依据波函数，即可计算
11、得知称为波函数。依据波函数，即可计算得知称为波函数。依据波函数，即可计算得知电子能量、动量、角动量等，且波函数平方电子能量、动量、角动量等，且波函数平方电子能量、动量、角动量等，且波函数平方电子能量、动量、角动量等，且波函数平方 2 2表示电子表示电子表示电子表示电子几率密度，所以说核外电子运动状态可用波函数来进行几率密度，所以说核外电子运动状态可用波函数来进行几率密度，所以说核外电子运动状态可用波函数来进行几率密度，所以说核外电子运动状态可用波函数来进行描述。描述。描述。描述。10/10/11第四章原子结构第11页定态薛定谔方程是量子力学处理稳定体系基本方程，它是定态薛定谔方程是量子力学处理
12、稳定体系基本方程，它是定态薛定谔方程是量子力学处理稳定体系基本方程，它是定态薛定谔方程是量子力学处理稳定体系基本方程，它是一个二阶偏微分方程（包含一个二阶偏微分方程（包含一个二阶偏微分方程（包含一个二阶偏微分方程（包含x x x x，y y y y，z z z z三个坐标变量）。三个坐标变量）。三个坐标变量）。三个坐标变量）。10/10/12第四章原子结构第12页 含有三个坐标变量微分方程，解中必定含含有三个坐标变量微分方程，解中必定含含有三个坐标变量微分方程，解中必定含含有三个坐标变量微分方程，解中必定含有三个常数项，薛定谔方程解中包含有三个常数项，薛定谔方程解中包含有三个常数项，薛定谔方程
13、解中包含有三个常数项，薛定谔方程解中包含n n n n，l l l l，mmmm三个常数项，为了确保薛定谔方程解三个常数项，为了确保薛定谔方程解三个常数项，为了确保薛定谔方程解三个常数项，为了确保薛定谔方程解 含有合含有合含有合含有合理物理意义，三个常数项取值不可任意，而且理物理意义，三个常数项取值不可任意，而且理物理意义，三个常数项取值不可任意，而且理物理意义，三个常数项取值不可任意，而且含有一定规则。含有一定规则。含有一定规则。含有一定规则。薛定谔方程是包含薛定谔方程是包含薛定谔方程是包含薛定谔方程是包含x x x x，y y y y，z z z z三个坐标变量二三个坐标变量二三个坐标变量
14、二三个坐标变量二阶偏微分方程，所以它解是包含阶偏微分方程，所以它解是包含阶偏微分方程，所以它解是包含阶偏微分方程，所以它解是包含x x x x，y y y y，z z z z三个三个三个三个坐标变量函数式，可表示为坐标变量函数式，可表示为坐标变量函数式，可表示为坐标变量函数式，可表示为（x x x x，y y y y，z z z z），），），），或用球坐标表示为或用球坐标表示为或用球坐标表示为或用球坐标表示为 （，）。）。）。）。10/10/13第四章原子结构第13页主量子数主量子数n=1,2,3,等自然数。主量子等自然数。主量子数决定单电子原子中轨道能级。数决定单电子原子中轨道能级。n取值
15、越取值越大，轨道能量越高，电子出现几率最大区大，轨道能量越高，电子出现几率最大区域离核越远。通常称域离核越远。通常称n=1,2,3,4等轨道为第等轨道为第一、二、三、四等电子层轨道，与周期表一、二、三、四等电子层轨道，与周期表中中K,L,M,N,O,P,Q层相对应。在量子力学层相对应。在量子力学中称能量相同原子轨道为中称能量相同原子轨道为“简并轨道简并轨道”。单电子原子中，相同原子轨道为简并轨道。单电子原子中，相同原子轨道为简并轨道。（1 1）主量子数）主量子数(n)(n)10/10/14第四章原子结构第14页（2 2）角量子数）角量子数(l)(l)l l取值受主量子数限制，取值受主量子数限制
16、，取值受主量子数限制，取值受主量子数限制，l=0,1,2,3,(n-1)l=0,1,2,3,(n-1)。光谱。光谱。光谱。光谱学中学中学中学中l=0,1,2,3l=0,1,2,3轨道分别称为轨道分别称为轨道分别称为轨道分别称为s,p,d,fs,p,d,f轨道，如轨道，如轨道，如轨道，如n=1,l=0n=1,l=0轨轨轨轨道称为道称为道称为道称为1s1s轨道，轨道，轨道，轨道，n=2,l=0n=2,l=0和和和和n=2,l=1n=2,l=1轨道分别称为轨道分别称为轨道分别称为轨道分别称为2s,2p2s,2p轨道等。角量子数与轨道形状相关，如轨道等。角量子数与轨道形状相关，如轨道等。角量子数与轨道
17、形状相关，如轨道等。角量子数与轨道形状相关，如s s轨道是球形轨道是球形轨道是球形轨道是球形对称，对称，对称，对称，p p轨道呈双球形（哑铃形），轨道呈双球形（哑铃形），轨道呈双球形（哑铃形），轨道呈双球形（哑铃形），d d轨道呈四花瓣轨道呈四花瓣轨道呈四花瓣轨道呈四花瓣形等。形等。形等。形等。在多电子原子中，在多电子原子中，在多电子原子中，在多电子原子中，l l是决定轨道能量高低另一个原因。是决定轨道能量高低另一个原因。是决定轨道能量高低另一个原因。是决定轨道能量高低另一个原因。在同一电子层里，电子能量随在同一电子层里，电子能量随在同一电子层里，电子能量随在同一电子层里，电子能量随l l 值
18、增加而升高，即能值增加而升高，即能值增加而升高，即能值增加而升高，即能量次序是：量次序是：量次序是：量次序是：nsns np np nd nd nf nf，故故故故l l代表电子亚层。同代表电子亚层。同代表电子亚层。同代表电子亚层。同一电子层同一亚层原子轨道含有相同能量，属于同一电子层同一亚层原子轨道含有相同能量，属于同一电子层同一亚层原子轨道含有相同能量，属于同一电子层同一亚层原子轨道含有相同能量，属于同一个能级。一个能级。一个能级。一个能级。10/10/15第四章原子结构第15页（3 3）磁量子数）磁量子数(m)(m)磁量子数，磁量子数，m与轨道空间伸展方向相关。与轨道空间伸展方向相关。m
19、取值受取值受角量子数角量子数l限制：限制：m=0,1,2.3,l共共2l+1个值。个值。代表同一个亚层代表同一个亚层2l+1个不一样取向原子轨道，它们个不一样取向原子轨道，它们是一组能量相同简并轨道。如对于是一组能量相同简并轨道。如对于s轨道轨道(l=0)，m只能取只能取0，即，即ns轨道只有一条；对于轨道只有一条；对于p轨道轨道(l=1)，m可取可取0,+1,-1，即，即np轨道有轨道有3 3条；条；nd,nf轨道各有轨道各有5 5条条和和7 7条等。取向不一样简并轨道存在，在强磁场中条等。取向不一样简并轨道存在，在强磁场中必定发生能级分裂，即原子光谱一条谱线能够分裂必定发生能级分裂，即原子
20、光谱一条谱线能够分裂为条细线。合理地解释了原子发射光谱在强磁场中为条细线。合理地解释了原子发射光谱在强磁场中谱线分裂现象。谱线分裂现象。10/10/16第四章原子结构第16页（4 4）自旋量子数）自旋量子数(m(ms s)19251925年乌仑贝克提出了年乌仑贝克提出了“电子自电子自旋旋”假设。他认为电子本身有两假设。他认为电子本身有两种运动状态：正旋和反旋，普通种运动状态：正旋和反旋，普通用用和和表示，它只能取值表示，它只能取值m ms s=+1/2=+1/2或或-1/2-1/2。10/10/17第四章原子结构第17页轨轨道道轮轮廓廓图图10/10/18第四章原子结构第18页二、电子云和径向
21、分布图二、电子云和径向分布图几率几率几率密度几率密度电子在空间几率密度分布常称为电子在空间几率密度分布常称为电子云电子云10/10/19第四章原子结构第19页10/10/20第四章原子结构第20页1s电子云示意图电子云示意图10/10/21第四章原子结构第21页核外电子几率和几率密度是两个相关但核外电子几率和几率密度是两个相关但不一样概念。几率密度是指单位微体积不一样概念。几率密度是指单位微体积内电子出现机会，而几率通常指在以原内电子出现机会，而几率通常指在以原子核为球心，半径为子核为球心，半径为r薄球壳中电子出现薄球壳中电子出现机会。为表示核外电子几率分布，量子机会。为表示核外电子几率分布，
22、量子力学中引进径向分布函数力学中引进径向分布函数D概念。以薄概念。以薄球壳半径球壳半径r为横坐标，径向分布函数为横坐标，径向分布函数D为为纵坐标做图，所得图形称为径向分布图，纵坐标做图，所得图形称为径向分布图，表示电子出现几率随球壳半径改变规律。表示电子出现几率随球壳半径改变规律。10/10/22第四章原子结构第22页10/10/23第四章原子结构第23页10/10/24第四章原子结构第24页第三节第三节 多电子原子结构多电子原子结构uu一、一、屏蔽效应和穿透效应屏蔽效应和穿透效应uu二、二、基态多电子原子内电子排布基态多电子原子内电子排布uu（一）电子在核外排布标准（一）电子在核外排布标准u
23、u1保里（Pauli）不相容原理uu 2能量最低原理uu 3洪特规则uu（二）原子中电子排布（二）原子中电子排布10/10/25第四章原子结构第25页一、一、屏蔽效应和穿透效应屏蔽效应和穿透效应在多电子原子中电子是处于原子核吸引和在多电子原子中电子是处于原子核吸引和其它电子排斥之中。外部电子将受到内部其它电子排斥之中。外部电子将受到内部电子向外排斥和遮挡。从而使外部电子受电子向外排斥和遮挡。从而使外部电子受到原子核吸引力减弱，好象核电荷降低了，到原子核吸引力减弱，好象核电荷降低了，这种对核电荷抵消作用称为这种对核电荷抵消作用称为屏蔽效应屏蔽效应。10/10/26第四章原子结构第26页粗略地说，
24、越是内层电子，对外层电子粗略地说，越是内层电子，对外层电子屏蔽作用越大，同层电子间屏蔽作用较屏蔽作用越大，同层电子间屏蔽作用较小，外层电子对内层电子作用无须考虑。小，外层电子对内层电子作用无须考虑。由此可知，当由此可知，当l相同，相同，n不一样时，不一样时，n越大越大能量越高，即能量越高，即E1sE2sE3s；E2pE3pE4p；E3dE4dE5d。因为因为n越大，电子离核越远，受其它电子越大，电子离核越远，受其它电子屏蔽越大，能量就越高。屏蔽越大，能量就越高。10/10/27第四章原子结构第27页主量子数相同，即主量子数相同，即n相同电子能量随相同电子能量随l增增加而升高。这可从穿透效应得到
25、深入说加而升高。这可从穿透效应得到深入说明。明。比较氢原子核外电子径向分布图可见：比较氢原子核外电子径向分布图可见：10/10/28第四章原子结构第28页10/10/29第四章原子结构第29页10/10/30第四章原子结构第30页这种因为钻穿作用而使能量发生改变现象，这种因为钻穿作用而使能量发生改变现象，称为称为穿透效应穿透效应（或（或钻穿效应钻穿效应）。所以，）。所以，n相同相同l不一样轨道能量大小次序为：不一样轨道能量大小次序为：EnsEnpEndEnf总而言之，因为屏蔽效应和穿透效应结果，总而言之，因为屏蔽效应和穿透效应结果，对于各轨道能级能量高低可概括以下：对于各轨道能级能量高低可概括
26、以下：l相同，相同，n不一样时，不一样时，n增大，能量升高，增大，能量升高，即即E1sE2sE3s；E2pE3pE4p；E3dE4dE5d。等等。等等10/10/31第四章原子结构第31页n相同，相同，l不一样时，不一样时，l增大，能量升高，即：增大，能量升高，即：EnsEnpEndEnf；对于对于n和和l都不一样能级，比如都不一样能级，比如3d和和4s，怎，怎样确定能级高低呢？样确定能级高低呢？徐光宪徐光宪(n+0.7l)值越大，能级能量越高。值越大，能级能量越高。比如比如4s，3d和和4p(n+0.7l)值依次为值依次为4.0，4.4，4.7，可见，可见E4sE3dE4p。它们值第一位数相
27、。它们值第一位数相同，都是同，都是4，合并为一组，成为第四能级组。，合并为一组，成为第四能级组。10/10/32第四章原子结构第32页E4sE3dE4p这种主量子数较小电子能级这种主量子数较小电子能级高于主量子数大电子能级现象称为高于主量子数大电子能级现象称为能级交能级交织织。一样现象还有：。一样现象还有：E5sE4dE5p；E6sE4fE5dE6p等。等。10/10/33第四章原子结构第33页二、二、基态多电子原子内电子排布基态多电子原子内电子排布（一）电子在核外排布标准（一）电子在核外排布标准1保里（Pauli）不相容原理2能量最低原理3洪特规则对于简并轨道，电子处于全满（对于简并轨道，电
28、子处于全满（p6,d10,f14）、半）、半满（满（p3,d5,f7）或全空（）或全空（p0,d0,f0）时，原子能量）时，原子能量较低，比较稳定。这是洪特规则特例。较低，比较稳定。这是洪特规则特例。10/10/34第四章原子结构第34页（二）原子中电子排布（二）原子中电子排布10/10/35第四章原子结构第35页10/10/36第四章原子结构第36页10/10/37第四章原子结构第37页10/10/38第四章原子结构第38页10/10/39第四章原子结构第39页第四节第四节第四节第四节 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律uu一、一、元素周期表结构
29、元素周期表结构uu二、二、元素基本性质与原子结构关系元素基本性质与原子结构关系uu1 1 1 1 原子半径原子半径原子半径原子半径uu2 2 2 2 元素电离能元素电离能元素电离能元素电离能uu3 3 3 3 元素电子亲合能元素电子亲合能元素电子亲合能元素电子亲合能uu4 4 4 4 元素电负性元素电负性元素电负性元素电负性uu5 5 5 5 元素氧化数元素氧化数元素氧化数元素氧化数10/10/40第四章原子结构第40页一、元素周期表结构长式元素周期表共有长式元素周期表共有7行行18列。每行称为一列。每行称为一个周期；个周期；18列分为列分为16族：族：-主族、主族、-副族、第副族、第族和族和
30、0族（其中第族（其中第族共族共3列）列）；另外镧系和锕系列于表下方。；另外镧系和锕系列于表下方。10/10/41第四章原子结构第41页10/10/42第四章原子结构第42页10/10/43第四章原子结构第43页二、二、元素基本性质与原子结构关系元素基本性质与原子结构关系1 1 1 1 原子半径（原子半径（原子半径（原子半径（r r r r）共价半径：同种元素原子以共价单键结合时，共价半径：同种元素原子以共价单键结合时，核间距二分之一称为共价半径。核间距二分之一称为共价半径。金属半径：在金属晶格中两个相邻原子核间距金属半径：在金属晶格中两个相邻原子核间距二分之一称为金属半径。二分之一称为金属半径
31、。范德华半径：单质分子型晶体中相邻分子相邻范德华半径：单质分子型晶体中相邻分子相邻原子核间距二分之一称为范德华半径。原子核间距二分之一称为范德华半径。10/10/44第四章原子结构第44页10/10/45第四章原子结构第45页元素一个基态气态原子失去一个电子成为一价元素一个基态气态原子失去一个电子成为一价气态正离子所需要能量，称元素第一电离能，气态正离子所需要能量，称元素第一电离能，记为记为I1。继续失去第二、三个电子所需要能量。继续失去第二、三个电子所需要能量依次称为元素第二、三电离能。电离能都是正依次称为元素第二、三电离能。电离能都是正值，单位为值，单位为J.mol-1。2 2 元素电离能
32、元素电离能元素电离能是非常主要数据，能够用来定量说元素电离能是非常主要数据，能够用来定量说明元素原子失去电子能力，比较元素金属性强明元素原子失去电子能力，比较元素金属性强弱。弱。10/10/46第四章原子结构第46页10/10/47第四章原子结构第47页10/10/48第四章原子结构第48页3 3 元素电子亲合能元素电子亲合能处于基态时一个气态中性原子得到一个电子形处于基态时一个气态中性原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出能量称为元素第一成气态负一价离子时所放出能量称为元素第一电子亲合能，记为电子亲合能，记为E1，（也记为，（也记为Y1）。与电离）。与电离能相同，也有第二、三电子亲合能，
33、单位为能相同，也有第二、三电子亲合能，单位为J.mol-1。元素电子亲合能数据越大，表示元素气态原子元素电子亲合能数据越大，表示元素气态原子取得电子生成负离子倾向越大，即非金属性越取得电子生成负离子倾向越大，即非金属性越强。强。10/10/49第四章原子结构第49页10/10/50第四章原子结构第50页4 4 元素电负性元素电负性1932年美国化学家鲍林（年美国化学家鲍林（Pauling）最早提出电）最早提出电负性概念。负性概念。电负性是指元素原子在分子中对成键电子吸引电负性是指元素原子在分子中对成键电子吸引能力相对大小。指定电负性最大能力相对大小。指定电负性最大F为为4.0，依次比，依次比较
34、求得其它元素电负性值。（见下表）较求得其它元素电负性值。（见下表）10/10/51第四章原子结构第51页10/10/52第四章原子结构第52页5 5 元素氧化数元素氧化数1970年国际纯粹和应用化学联合会（年国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）较）较严格地定义：氧化数是某元素一个原子荷电数，这严格地定义：氧化数是某元素一个原子荷电数，这个荷电数可由假设把每个键中电子指定给电负性更个荷电数可由假设把每个键中电子指定给电负性更大原子而求得。大原子而求得。依据以上定义，能够得出以下决定氧化数规则：依据以上定义，能够得出以下决定氧化数规则：在离子型化合物中，元素原子荷电数即为阴阳在离子型化合物中，元
35、素原子荷电数即为阴阳离子离子电荷，所以，元素原子氧化数等于该元素原电荷，所以，元素原子氧化数等于该元素原子离子电荷数。比如，子离子电荷数。比如，NaCl中中Na+带一个单位正带一个单位正电荷，电荷，Na氧化数为氧化数为+1。Cl-带一个单位负电荷，带一个单位负电荷，Cl氧化数为氧化数为-1。10/10/53第四章原子结构第53页在共价化合物中，共用电子对偏向于电负性大在共价化合物中，共用电子对偏向于电负性大元素原子后，在两个原子中留下表观电荷数，即元素原子后，在两个原子中留下表观电荷数，即为它们氧化数。比如，在为它们氧化数。比如，在HCl中，中，H原子形式上能原子形式上能够认为它带一个单位正电
36、荷，够认为它带一个单位正电荷，H氧化数为氧化数为+1；Cl原子形式上带一个单位负电荷，原子形式上带一个单位负电荷，Cl氧化数为氧化数为-1。在中性分子中各元素氧化数代数和为零。在复在中性分子中各元素氧化数代数和为零。在复杂离子中各元素氧化数代数和等于离子总电荷数。杂离子中各元素氧化数代数和等于离子总电荷数。10/10/54第四章原子结构第54页化学家总结出以下习惯规则：化学家总结出以下习惯规则：在单质中元素氧化数为零；在单质中元素氧化数为零；H原子与电负性比它大原子结合时，其氧化原子与电负性比它大原子结合时，其氧化数为数为+1；与电负性比它小原子结合时，其氧化；与电负性比它小原子结合时，其氧化
37、数为数为-1。如在金属氢化物。如在金属氢化物LiH、NaH中，中，H氧化氧化数为数为-1O在化合物中氧化数普通为在化合物中氧化数普通为-2。但在过氧化。但在过氧化物（如物（如H2O2、Na2O2）中氧化数为）中氧化数为-1，在氧氟，在氧氟化物（如化物（如O2F2、OF2）中，氧化数分别为）中，氧化数分别为+1和和+210/10/55第四章原子结构第55页例：求例：求Fe3O4中中Fe氧化数。氧化数。已知已知O氧化数为氧化数为-2，设，设Fe氧化数为氧化数为x，依据中性化，依据中性化合物中元素氧化数代数和等于零规则，得：合物中元素氧化数代数和等于零规则，得：3x+（-2）4=0 x=+8/310
38、/10/56第四章原子结构第56页例：求例：求KMnO4中中Mn氧化数。氧化数。已知已知O氧化数为氧化数为-2，K氧化数为氧化数为+1,设设Mn氧化数氧化数为为x，依据中性化合物中元素氧化数代数和等于零，依据中性化合物中元素氧化数代数和等于零规则，得：规则，得：(+1)+x+（-2）4=0 x=+710/10/57第四章原子结构第57页例：求例：求Cr2O72-中中Cr氧化数。氧化数。已知已知O氧化数为氧化数为-2，设，设Cr氧化数为氧化数为x，依据在复杂，依据在复杂离子中各元素氧化数代数和等于离子总电荷数。离子中各元素氧化数代数和等于离子总电荷数。得：得：2x+（-2）7=-2x=+610/10/58第四章原子结构第58页10/10/59第四章原子结构第59页10/10/60第四章原子结构第60页