主量子数n是决定电子层数地

1、主量子数n是决定电子层数的，n值相同的电子在一个电子层。n的取值范围：n = 1、2、3、4 n （正整数）主量子数n是决定电子能量高低的主要因素。 对于单电子原子或类氢离子来说， n值越大， 电子的能量越高。对于多电子来说，核外电子能量既与n有关，又与I有关，取决于n和I的取值。主量子数n :1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7（光谱符号）电子层符号:K, L, M , N, O, P, Q角量子数I,亦称副量子数。I取值范围：对于给定的n值，I只能取小于n的整数值。I = 0 , 1 , 2, 3 （n-1）按光谱学上的习惯用下列符号代表角量子数角量子数I 01234光谱符号spdfg

2、角量子数I表示原子轨道或电子云的形状I=0的状态称为s态，s轨道，s电子云I=1的状态称为p态，p轨道，p电子云I=2的状态称为d态，d轨道，d电子云I=3的状态称为f态，f轨道，f电子云用主量子数n表示电子层时，角量子数I就表示同一电子层中具有不同状态的分层：对于给定的主量子数 n来说，就有n个不同的角量子数I多电子原子中电子的能量决定于主量子数n和角量子数I。对于多电子原子来说，在主量子数n相同时，I的数值越大，其电子的能量越高。在同一电子层中，s电子的能量低于p电子，p电子低于d电子，d电子低于f电子的能量:E4s v E4p v E4d v E4fI 取值：0 , 1 , 2 , 3由

3、不同的n和I组成的各分层，例如 2s、3p、4d ，其能量必然不同，从能量的角 度看，这些分层也常称为能级。I = 0（s电子）m = 0只具有一种状态空间无方向性I = 1（p电子）m = 0 , ±1具有三种状态空间有三种取向I = 2（d电子）m = 0 , ±1 , ±2具有五种状态空间有五种取向I = 3（f电子）m = 0 , ±1 , ±2,±3具有七种状态空间有七种取向量子数m与能量无关。I相同时，因 m不同，原子轨道有不同的伸展方向，例如I = 1的p轨道，因m不同，有三种不同方向取向的px、py和pz,三者的能量在

4、通常的情况下是相同的，这样的轨道是能量相同的简并轨道。电子除了绕核作高速运动之外，同时还有自身的旋转运动，根据量子力学计算，自旋运动有两个方向，即顺时针方向和逆时针方向，可以取数值相同而方向相反的两种运动状态，通常用J和f表示自旋相反的两种状态，其可能的取值只有两个，即si= ±1/2，这表示电子自旋的两种状态，自旋角动量有两种不同取向。因此，在n , I, m值相同的情况下，电子运动还有两个自旋相反的状态。电子层、分层"原子轨道、运动状态同量子数之间的关系层 子 电a prLnfr 级量子報m x层的ft 子总道 电中轨态 状主量子数谱号 光将角量 子数/子道号分层数轨道

5、数电层各KSQo41F2S一 訂一213 一0 Ot+lrl141-26-3M0 124U c3 3 3313 50 m m192 61 04N"12 3s pd f4 4 4 4413 5 7n 1 1 rvr .A IB+ +十E162 6101423c»匚2 M2能级升高顺序ns (n _2)f (n _1)d np核外电子分布三规则根据光谱实验结果和对元素周期律的分析而得出的核外电子排布的三个原则。1. 能量最低原理2保里不相容原理3. 洪特规则?最低能量原理电子在核外排列应尽先分布在低能级轨道上，使整个原子系统能量最低。? Pauli不相容原理每个原子轨道中最多容

6、纳两个自旋方式相反的电子。在同一个原子中没有四个量子数完全相同的电子? Hu nd 规则在n和I相同的轨道上分布的电子，将尽可能分占 m值不同的轨道，且自旋平行。? 半满全满规则：当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。三、原子的电子层结构与元素周期律元素周期律：元素以及由它形成的单质和化合物的性质，随着元素的原子序数(核电荷数)的依次递增，呈现周期性的变化。元素周期表(长表)? 周期号数等于电子层数? 各周期元素的数目等于相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数? 主族元素的族号数等于原子最外层电子数元素基本性质的周期性变化一、有效核电荷Z*二、原子半径(r)三、电离能四、电子亲和能五、电负性 x

7、多电子原子中，电子除受原子核的吸引外，还受到其它电子的排斥，因此抵消了部分核电荷 的作用，削弱了原子核对电子的吸引力，这种抵消了部分核电荷的作用叫屏蔽效应。Z*=Z- oi屏蔽效应系数可用 Slater规则近似计算(1s),(2s2p),(3s3p),(3d),(4s4p),(4d),(4f),(5s5p)一、有效核电荷Z*元素原子序数增加时，原子的有效核电荷Z*呈现周期性的变化。元素原子序数增加时，原子的有效核电荷Z*呈现周期性的变化。同一周期：短周期：从左到右，Z*显著增加。长周期：从左到右，前半部分有Z*增加不多，后半部分显著增加。同一族：从上到下，Z*增加，但不显著三、电离能基态气体原

8、子失去电子成为带一个正电荷的气态正离子所需要的能量称为第一电离能，用I1表示。由+1价气态正离子失去电子成为带 +2价气态正离子所需要的能量称为第二电离能，用I 2表示。电离能随原子序数的增大周期性变化同一周期：主族元素从I A到卤素，Z*增大，r减小，I增大。其中I A的I1最小，稀有 气体的I1最大；长周期中部（过渡元素），电子依次加到次外层， Z*增加不多，r减小缓 慢，I略有增加。N、P、As、Sb、Be、Mg电离能较大 半满，全满。同一主族：从上到下，最外层电子数相同；Z*增加不多，r增大为主要因素，核对外层电子引力依次减弱，电子易失去，I依次变小。四、电子亲和能元素的气态原子在基态

9、时获得一个电子成为一价气态负离子所放出的能量称为电子亲和能。当负一价离子再获得电子时要克服负电荷之间的排斥力，因此要吸收能量。同一周期：从左到右，Z*增大，r减小，最外层电子数依次增多， 趋向于结合电子形成 8电 子结构，A的负值增大。卤素的 A呈现最大负值，n A为正值，稀有气体的 A为最大正 值。同一主族：从上到下，规律不很明显，大部分的 A负值变小。特例： A(N)为正 值，是p区元素中除稀有气体外唯一的正值。 A的最大负值不出现在 F原子而是Cl原 子。原子在分子中吸引电子的能力称为元素的电负性，用表示元素的电负性越大，原子吸引电子的能力越强，电负性可以综合衡量各种元素的金属性和非 金

10、属性。同一周期从左到右电负性依次增大；同一主族从上到下电负性依次变小，第八章物质结构简介1 了解化学键的定义和分类；2 掌握离子键的本质及其特点；3 掌握价键理论、杂化轨道理论；了解分子轨道理论、价层电子对互斥理论；4、掌握共价键的特点、键型，会用杂化轨道理论解释简单的分子结构；5 掌握分子间作用力和氢键的本质，会解释其对物质性质的影响；掌握分子间作用力的分类及存在范围§8-5 离子键通常情况下，大部分物质都是以化合物的形式存在的， 分子或晶体中的原子决不是简单地堆 砌在一起的，而是存在着强烈的相互作用力，这种分子或晶体中原子（离子）之间强烈的作用力，就叫做化学键电负性小的活泼金属原

11、子与电负性大的活泼非金属原子，在一定反应条件下互相接近时，它们都有达到稳定结构的倾向，因而原子间发生电子的转移而生成正、负离子。正负离子之间靠库仑静电引力结合在一起而生成离子化合物。这种正、负离子之间的静电吸引力叫做离子键。无方向性和饱和性离子的电荷球形对称分布，在空间各方向都同等程度地尽量多吸引异性电荷的离子。离子键的本质是静电作用力 ；键的离子性与元素的电负性有关，元素电负性差别越大，键的离子性也越大。对于AB型化合物，x=1.7，作为判断离子键和共价键的依据。1. 离子电荷离子电荷越高，半径越小，离子键越强；同一原子形成的不同离子，性质有很大差异，如颜色、氧化还原性等。2. 离子半径指正

12、、负离子相互作用形成离子键时所表现出来的有效半径。主族元素具有相同电荷的同族离子，半径依次增大，如Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+同周期，主族元素随族数递增正离子电荷增大，离子半径依次减小，如Na+>Mg2+>AI3+同一元素形成的不同正离子，高价离子半径小于低价离子半径，如Fe3+<Fe2+负离子半径一般较大，正离子半径一般较小周期表中处于相邻的左上方和右下方的正离子半径相似，如Li+Mg2+2分子轨道成键三原则 能量相近 对称性匹配 最大重叠五、键参数化学键的性质可以通过键参数的某些物理量来描述，如键能、键长、键角和键矩等。1、键能：在标准压力

13、、298K下，将1mol气态AB键断开为A、B原子时所吸收的能 量，称为AB键的键能，也叫键离解能，通常用 E表示。由表数据可见，H F, H Cl, H Br, H I键长依次递增，而键能依次递减； 单键、双键及叁键的键长依次缩短； 键长越短，键的稳定性越高。3、键角在分子中键和键之间的夹角叫做键角。4、键矩在共价键中，若成键两原子的电负性差值为零，这种键称为非极性共价键，如H-H , Cl-Cl ;若成键两原子的电负性差值不为零，这种键称为极性共价键，如H-CI。当分子中共用电子对偏离成键两原子的一方时，键具有极性，键的极性大小可以用键矩衡量。键矩记作口尸q 式中q为电量，I为核间距。u为

14、矢量，方向从正指向负。例如，实验测得H CI§8-7 分子间力和氢键分子间力是指存在于分子与分子之间的一种较弱的作用力，其作用范围很小，作用的力度也比化学键小1-2个数量级。因为范德华第一个提出这种作用力，所以这种分子间力又称为 范德华力。气体分子能凝聚成液体或固体，主要就是靠这种作用力。 范德华力是决定物质熔点、沸点和溶解度等物理性质的一个重要因素一、分子的极性和偶极矩1. 非极性共价键由同种原子形成的共价键，原子双方吸引电子的本领（即电负性）相同，电子对在键中央出现的概率最大，两个原子核正电荷重心和分子中负电荷重心恰好重合，这种键便是非极性共价键。例如：H2、02、F2、CI2、

15、N2分子中和巨分子单质金刚石、晶态硅、晶态硼等的共 价键都是非极性共价键。2. 极性共价键由不同原子间形成的共价键，原子双方吸引电子的本领不一样，使共用电子对偏向电负性较大的原子一边。由于分子中正电荷重心和负电荷重心不重合，即在键的两端出现了电的正极和负级，这种键叫做 极性共价键。例如HF分子，HF的物理性质表明，在 H和F原子上分 别有少部分的异号电荷，在外加电场中，HF的分子会发生取向运动。3. 极性分子和非极性分子正、负电荷中心不重合的分子叫做极性分子，如：HCI HF NH3 H20正、负电荷中心重合的分子叫做非极性分子，如：极性分子和非极性分子对于双原子分子，分子的极性和键的极性一致

16、，如 分子；HCI、HF是极性共价键，所以是极性分子 对多原子分子，分子的极性和键的极性不一定一致，H2 CI2 CO2 BCI3 等等。H2、N2，非极性共价键，所以是非极性如CO2中，C=O键是极性共价键， 但由于CO2分子的空间构型是直线型，正、负电荷中心仍在碳原子核上，所以CO2是非极性分子。4偶极矩分子的极性强弱，通常用偶极矩口来衡量。偶极矩的定义：在极性分子中，正电荷重心与负电荷重心之间的距离称为偶极长，用d表示。分子的偶极矩卩等于分子的偶极长d和偶极上一端电荷q的乘积：尸q d偶极矩口是可以用实验方法测定的。偶极矩是一个矢量，既有数量又有方向性，在化学上规定其方向是从正电荷指向负

17、电荷。4偶极矩偶极矩常被用来判断一个分子的空间结构。例如NH3和BCI3都是四原子分子，这类分子的空间构型一般有两种一一平面三角形和三角锥形，实验测得这两个分子的偶极矩分别为pNH 3 = 1.66和0CI3 = 0 ，这说明NH3分子是极性分子，而 BCI3是个非极性分子，由此可以判定BCI3分子一定是平面三角形的构型，而NH3分子为三角锥型的构型。偶极矩越大，表示分子的极性越大5、偶极的分类固有偶极：由于极性分子的正、负电荷重心不重合，因此在极性分子中始终存在着一个正极 和一个负极，极性分子的这种固有的偶极叫做固有偶极，也叫永久偶极。诱导偶极：非极性分子在外加电场、固有偶极或离子的影响下，

18、可以变成具有一定偶极的极 性分子，而极性分子在外加电场、固有偶极或离子的影响下其偶极增大， 这种受外界影响所 产生的偶极叫诱导偶极。瞬间偶极：非极性分子中的正、 负电荷重心在没有外加电场存在下也可能发生变化，因为分子内部的原子核和电子都在不停地运动着， 不断地改变它们的相对位置。 在某一瞬间，分子 的正电荷重心和负电荷重心会发生不重合现象，这时所产生的偶极叫做瞬间偶极。瞬间偶极的大小与分子的变形性有关，分子越大，越容易变形，瞬间偶极也越大。二、分子的变形性分子极化：在外加电场的作用下，分子的电荷重心可发生相对的位移，即分子发生变形，这个过程叫做分子的极化；极性分子和非极性分子，在外加电场作用下

19、，都可以发生极化作用。三、分子间力1. 色散力2. 诱导力3. 取向力以上三种力称为分子间力，也叫范德华力1.取向力取向力发生在极性分子和极性分子之间，是靠永久偶极而产生的相互作用力。当两个极性分子相互接近时同极相斥，异极相吸，分子会发生相对的转动，这种转动就叫做取向。取向力的本质是静电引力， 它与分子偶极矩的平方成正比，即分子的极性越大， 取向力越大。取向力与绝对温度成反比，温度越高，取向力越弱。取向力与分子间距的7次方成反比，随分子间距的增大，取向力递减得非常快。2. 诱导力在极性分子和非极性分子之间、极性分子和极性分子之间以及离子与共价分子之间都存在着 诱导力。当极性分子与非极性分子靠近

20、时， 极性分子的偶极使非极性分子变形， 使正负电荷 重心发生位移而产生诱导偶极。诱导偶极与极性分子的永久偶极相互吸引产生的作用力，称为诱导力。同样，极性分子与极性分子相互接近时，彼此之间的相互作用，除了取向力外，由于极性分子的相互影响，每个分子也会发生变形，产生诱导偶极，诱导力也存在于极性分子之间。诱导力的本质是静电引力。诱导力与极性分子偶极矩的平方、被诱导分子的变形性成正比。通常分子中各组成原子的半径越大，它在外来静电力作用下越容易变形；诱导力与分子间距的7次方成反比，随距离的增大，诱导力减弱得很快；诱导力与温度无关。3. 色散力非极性分子之间也存在着相互作用力。例如：室温下苯是液体不是气体

21、，碘、萘是固体，在 低温下CI2、N2、02甚至稀有气体也能液化。此外对于极性分子来说，由取向力和诱导力 计算出的分子间作用力比实验值小的多。这些都说明还存在着第三种分子间作用力，这种力必须根据近代量子力学原理才能正确理解它的来源和本质，由于从量子力学导出的这种力的理论公式与光色散公式相似，因此把这种力叫做色散力任何一个分子，由于电子的运动和原子核的振动都可以发生瞬间的相对位移，从而产生“瞬间偶极”，这种瞬间偶极也会诱导邻近的分子产生瞬间偶极。于是两个分子可以靠瞬间偶极相互吸引在一起，这种由于存在“瞬间偶极”而产生的相互作用力称为色散力。分子变形性越大，色散力越大；色散力和分子间距的7次方成反比。它广泛存在于各种分子之间分子间力：决定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。分子极性色散作用诱导作用取向作用非-非非-极V极-极VV四、氢键这个半径很小，又带正电性的H原子与另一个水分子中含有孤电子对的并带部分负电荷的O原子充分靠近，相互吸引，形成的键就叫做氢键。1.氢键的形成条件分子形成氢键必备的两个条件是：（1） 分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的H原子。（2） 分子中必须有带孤电子对、电负性大，而且原子半径小的元素如F、0、N等。 分子形成氢键必备的两个条件是：（1） 分子中必须有一个与电负性很强的元素形成强极性键的H原子。