物质结构与性质

1、一、核外电子排布2、 元素性质的递变三、核外电子排布的原则及表示方法1.原子核外电子排布原理:(1)能量最低原理:电子先占据能量低的轨道,再依次进入能量高的轨道。(2)泡利不相容原理:每个轨道最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。(3)洪特规则:在能量相同的轨道上排布时,电子尽可能分占不同的轨道,且自旋状态相同。洪特规则的特例:在等价轨道的全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)、全空时(p0、d0、f0)的状态,具有较低的能量和较大的稳定性。如24Cr:Ar3d54s1、29Cu:Ar3d104s1。2.核外电子排布的表示方法:(1)原子结构示意图:可表示核外电子的分层排布和

2、核内质子数,如。(2) 电子式:可表示原子最外层电子数目,如(3) 原子符号:侧重表示原子核的组成,它告诉人们该原子核内的质子数和质量数,并推及中子数和核外电子数,如(4)电子排布式。用数字在原子轨道符号右上角标明该原子轨道上排布的电子数,这就是电子排布式。例如:K:1s22s22p63s23p64s1。简化电子排布式:为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示。例如:K:Ar4s1。外围电子排布式:仅将外围电子排布表示出来的式子,如29Cu:3d104s1。(5)轨道表示式:用方框表示一个原子轨道,每个箭头代表一个电子,如氮

3、原子的轨道表示式为。说明:到目前为止,我们学过的表示原子结构的化学用语有多种,它们各有不同的侧重。原子结构示意图只能表示核外电子的分层排布和原子核内的质子数,如。原子符号:如 侧重于表示原子核的结构,它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数,并不能反映核外电子的排布情况。电子排布式:如氧原子的电子排布式为1s22s22p4,它能告诉我们氧原子核外的电子分为2个电子层,3种不同的原子轨道,并不能告诉我们原子核的情况,也不能告诉我们它的各个电子的运动状态。轨道表示式,如。这个式子,对氮原子核外电子排布的情况表达得就更加详细。四、元素的第一电离能递变规律及其应用:(1)变化规律:同周期从

4、左到右,第一电离能有逐渐增大的趋势,稀有气体的第一电离能最大,碱金属的第一电离能最小;同周期元素中,当元素原子的原子轨道为全满、半满、全空时较相邻元素要大,即第A族、第A族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。如Be、N、Mg、P等。同主族从上到下,第一电离能逐渐减小。(2)应用。电离能是原子核外电子分层排布的实验佐证。用来比较元素的金属性的强弱。I1越小,金属性越强,表示原子失电子能力越强。2.元素的电负性递变规律及其应用:(1)递变规律:随着原子序数的递增,元素的电负性呈周期性变化:同周期从左到右,主族元素电负性逐渐增大;同一主族从上到下,元素电负性呈现减小的趋势。(2)应用。判断元素类

5、别一般大于1.8时为非金属元素,小于1.8时为金属元素。确定化学键类型两元素电负性差值大于1.7时一般形成离子键,小于1.7时一般形成共价键。判断元素价态正负在形成的化合物中电负性大的为负价,小的为正价。三、四种晶体类型的比较四、判断晶体类型的方法1.依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断:(1)离子晶体的晶格质点是阴、阳离子,质点间的作用是离子键。(2)原子晶体的晶格质点是原子,质点间的作用是共价键。(3)分子晶体的晶格质点是分子,质点间的作用为分子间作用力。(4)金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电子,质点间的作用是金属键。2.依据物质的类型判断:(1)金属氧化物(如K2O、Na2O2

6、等)、强碱(如NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体。(2)大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。(3)常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等;常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。3.依据晶体的熔点判断:(1)离子晶体的熔点较高,常在数百至1 000余摄氏度。(2)原子晶体熔点高,常在1 000至几千摄氏度。(3)分子晶体熔点低,常在数百摄氏度以下。(4)金属晶体多数熔点高,但也有相当低的。4.依据导电性判断:(1)离子晶体在水溶液或熔融态下能导电。(2)原子晶体一般为非导

7、体,但硅等少数物质能导电。(3)分子晶体为非导体,但分子晶体中的电解质溶于水,使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电。(4)金属晶体是电的良导体。5.依据硬度和机械性能判断:(1)离子晶体硬度较大或略硬而脆。(2)原子晶体硬度大。(3)分子晶体硬度小。(4)金属晶体多数硬度大,但也有较低的,且具有延展性。五、晶体中粒子数的计算“均摊法”的基本思想是晶胞中任意位置上的一个粒子被n个晶胞共用,那么每个晶胞分得这个粒子的份额就是1/n。1.立方晶胞:(1)每个顶点上的粒子被8个晶胞共用,每个粒子只有 属于该晶胞。(2)每条棱上的粒子被4个晶胞共用,每个粒子只有 属于该晶胞。(3)每个面心上的粒子被

8、两个晶胞共用,每个粒子只有 属于该晶胞。(4)晶胞内的粒子完全属于该晶胞。2.六方晶胞:(1)每个顶点上的粒子被6个晶胞共用。(2)每条横棱上的粒子被4个晶胞共用;每条纵棱上的粒子被3个晶胞共用。(3)每个面心上的粒子被两个晶胞共用。(4)晶胞内的粒子完全属于该晶胞。3.三棱晶胞:(1)每个顶点上的粒子被12个晶胞共用。(2)每条横棱上的粒子被4个晶胞共用;每条纵棱上的粒子被6个晶胞共用。(3)每个面心上的粒子被两个晶胞共用。(4)晶胞内的粒子完全属于该晶胞。三、分子空间构型的判断方法杂化轨道类型与分子构型:当原子成键时,原子的价层原子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的空间形状不同。对于ABm型分子,中心原子轨道杂化方式相同,但孤电子对数不同,分子构型也不同。见下表:四、价层电子对互斥模型与分子空间构型价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型,不包括孤电子对。当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。见表: