《无机化学》课程的主要内容

《无机化学》课程的主要内容物质的变化规律物质的制备与性质物质的形态与结构气液固体原子结构分子结构晶体结构化学热力学化学动力学酸碱平衡沉淀平衡氧化还原络合平衡元素通论s,ds区元素p区元素d区元素f区元素《大学基础化学》补充教材，

《大学基础化学》参考进度表推荐读物：约翰•格里宾，《双螺旋探秘—量子物理学与生命》上海科技教育出版社，2001年。JohnGribbin,InsearchoftheDoubleHelix:QuantumPhysicaandLife,1985.“生物是由无生命的分子组成的。当这些分子被分离出来并逐个加以考察时，它们符合所有描述无生命物质行为的物理和化学定律。”(AlbertLehninger)第七章原子结构（1）序言、1原子的基本结构2原子结构的历史回顾3现代原子结构学说的实验基础一、氢原子光谱与Bohr模型1氢原子光谱及Balmer实验定律2Bohr模型及其局限性二、微观粒子的运动规律1波粒二象性2波函数和电子云3四个量子数三、波函数和电子云的空间图象1电子云径向分布图2波函数角度分布图原子结构AtomicStructure历史发展实验基础 (自学，普化原理和

atom-a.pdf)基本结构Particle

Location

Charge

Mass(amu)

Proton Nucleus +1 1.0 NeutronNucleus 0 1.0 Electron Aroundnucleus -1 0.00055关键问题：电子排布及其与化学性质之间的关系原子(Atom)电子和原子核：带正电原子核和电子，静电吸引。形成化学键时，电子运动发生改变，原子核不变。核的结构：带正电质子和不带电中子。质子与中子强吸引作用与质子间静电排斥作用相对抗。Z增加，排斥作用占主导。稳定存在的元素的数目有限。同位素：质子数相同中子数不同的原子。天然混合同位素组成元素，原子量由比例定。化学性质非常相似。放射性：不稳定的核因发射高能粒子而分解。Z>83(Bi)的元素都具有放射性。许多放射性同位素应用于生化研究及医学诊断。实验规律(Balmer,Rydberg)波数=1/

=RH

(1/22–1/n2)(n=3,4,5，…)RH=Rydberg常数，为1.0967758107(m-1)一、氢原子光谱与Bohr模型Bohr模型:E=h=hc/

波数=E/(hc)=B/(hc)(1/n12–1/n22)

其中，B/(hc)=1.0973731107(m-1)

与RH很相近。(原子有确定的电子轨道，轨道能量是量子化的，电子跃迁吸收或发射能量)量子化概念Bohr模型的局限性：对多原子体系不适用，也不能解释光谱的精细结构，等等。

没有正确描述电子的微观状态。1、波粒二象性1924，法国LouisdeBroglie能量E=h动量P=h/

E,P 粒性， 波性

DeBroglie关系 =h/P=h/(mv)

二、微观粒子的运动规律子弹，m=2.5×10-2Kg,v=300ms-1;电子，me=9.1×10-31Kg,v=5.9×10-5ms-1;

波长：子弹 =h/(mv)=6.6×10-34/(2.5×10-2

300) =8.810-35(m)

可忽略，主要表现为粒性。电子=h/(mv) =6.6×10-34/(9.1×10-31

5.9×10-5) =1210-10(m)=1.2nm[例]：1927，美国 C.DavissonandL.Germar“几率波”电子衍射1926年，奥地利Schrődinger

Schrődinger方程（对于单电子体系）：

2/x2+2/y2+2/z2+82m/h2(E-V)=0

其中，波函数，反映了电子的波性；m(质量)，E(动能)，V(势能)，等反映了电子的粒性。

2、波函数（）和Schrődinger方程

球坐标：x=rsincosy=ysinsinz=rcos(=0~180,=0~360)几率密度（||2

）：电子在原子空间上某点附近单位微体积内出现的几率。||2

的物理意义：(1926年，德国，Born)||2

值大，表明单位体积内电子出现的几率大，即电荷密度大；||2

值小，表明单位体积内电子出现的几率小，即电荷密度小。电子在空间的几率分布，即||2

在空间的分布称“电子云”。波函数以及常数n、l、m电子的运动状态可由Schrődinger方程解得的波函数来描述。为得到合理解，在解Schrődinger方程中，波函数中引入了常数项n、l、m、ms，其意义见后，取值范围为：

n=1,2,3,……l=0,1,2,……n-1m=0,1,2,……

lms=1/2

每种波函数对应于电子的一种运动状态。通常把一种波函数称为一个原子轨道。但这里的轨道，不是经典力学意义上的轨道，而是服从统计规律的量子力学意义上的轨道。Name名称Symbol符号Values取值Meaning表示Indicates指明principle主量子数n1,2,shell,电子层energy能层size离核远近Orbitalangularmomentum角量子数l0,1,,n-1subshellenergy亚层能级shape形状

magnetic磁量子数m0,1,2,

,lorbitalsofsubshell亚层轨道direction方向Spinmagnetic自旋磁量子数ms+1/2,-1/2spinstate自旋状态Spindirection自旋方向3、四个量子数波函数：径向函数×角度函数

n,l,m(r,,)=Rn,l(r)Yl,m(,)

Rn,l(r): 波函数的径向部分，由n,l决定Yl,m(,): 波函数的角度部分，由l,m决定三、波函数()和电子云(2)的空间图象Rn,l(r)–r 波函数()径向分布R2

n,l(r)–r

电子云(

2)径向密度分布r2R2

n,l(r)–r 电子云(

2)径向分布(电子在离核半径为r单位厚度的薄球壳内出现的几率)Yl,m(,)

波函数()角度分布(+,-)Y2

l,m(,) 电子云(

2)角度分布1、电子云径向分布图r2R2

n,l(r)R2

n,l(r)电子云(

2)径向密度分布函数：电子云(

2)径向分布函数：电子云径向分布函数(r2R2

n,l(r))