无机化学原子结构.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 原子结构,引言化学变化是分子间原子的重新组合。要深入理解化学反应的实质，掌握元素及其化合物的性质，就必须了解原子的结构。,方法 轻因重果，为我所用。,第一节 原子结构的复杂性,一、星式原子模型,1897年发现电子；,1911年,Rutherford,根据,离子散射实验结果，提出星式原子模型；,评述奠定了正确认识原子结构的基础；但根据电磁学：原子将毁灭，所产生的光谱应为连续光谱。,光谱：光通过分光镜后形成的色带（谱线）。,连续光谱：色带无明显的分界线，为连续波长光。,线状光谱：谱线是分立的，有明显的分界。,二、近代原子模型玻尔理论,1、氢光谱,在可见光区有四条分立谱线；,=bn,2,(n,2,4),=R(1n,1,2,1n,2,2,),碱金属原子的光谱也有类似规律。,2、,Bohr,理论,要点：,电子在符合量子化条件的轨道上绕核运动，这些轨道称为稳定轨道，电子在稳定轨道上运动不释放能量；,轨道离核越远，能量越大；,关系式：,E=2.17910,18,n,2,基态：电子尽可能处于能量最低轨道的状态；,激发态：获得能量，电子跃迁到能量高轨道的状态。,脱离供给能量体系，激发态不稳定，电子将从高能级回到较低能级，以光子形式放出能量。,光子学说：,E=h,对氢光谱及原子结构的解释。,简评是结构理论的重大突破，但对原子结构复杂性仍认识不够。,三、电子的波粒二象性,波动性：表征：波长、频率、衍射干涉等；,粒子性：速度、质量、动量等。,光子学说启发，法国,de Broglie,设想电子具有波动性。很快被电子衍射实验所证实。,可见，高速运动的电子，在原子中的运动规律必然与宏观物体不同。,测不准原理,Heisenberg,X,Ph2,第二节 核外电子状态的描述,一、原子轨道,Schrdinger,方程,n,主量子数,意义：表示电子离核的远近（统计意义）；是决定电子能量的主要因素，常将,n,决定的能量状态称为电子层(主层）。,角量子数,意义：确定原子轨道的,形状,，在多电子原子中是决定电子能量的次要部分。称为电子亚层或能级。,能量关系：,单电子体系：仅由,n,决定；,多电子体系：由,n,和,共同决定。,m,磁量子数,意义：决定原子轨道在空间的,伸展方向,，不影响电子能量。,s,原子轨道伸展方向,小结 电子的运动状态需用一套四个量子数来描述，缺一不可，即四个量子数确定后，电子在核外空间的运动状态就确定了。,四、电子运动的可能状态数,分析,第三节 核外电子排布和原子结构周期性,前提基态原子,一、排布原理,1,.,能量最低原理；,2,.Pauli,不相容原理,:,原子中每个电子的一套量子数不允许完全相同。,3,.,其他规则（后述）,二、能级顺序近似能级图,1、能级交错现象；,徐光宪先生,n+0.7,规则。,2、能级组：能量相近的能级划分为一组；,3、,近似能级图电子填充顺序,三、电子排布,原子序数=核电荷数=核外电子数,电子排布式、轨道式,1、Hund规则：,电子将尽可能多分占不同的简并轨道，且自旋平行。,2、Hund规则特例：例外Nb、Ru、Rh、W、Pt,简并轨道全充满,半充满,全空,能量相对较低,较稳定。,“原子实”希有气体结构；“价电子构型”,3、规律：,各周期元素的数目,元素原子的最外电子层电子数8,元素原子的次外电子层电子数18,应用,例：价电子构型为3S,2,3P,4,，确定其位置及名称。,Z=26，何元素？位置及名称。,结构为Ar3d,10,4S,2,4P,2,，何元素及位置。,五、元素某些性质周期性变化规律,元素周期律电子排布周期性变化的必然结果,1、原子半径（统计意义),影响因素：n，Z，电子间斥力,3,、电子亲和能,Y,定义：,气态原子获得电子变为气态阴离子时的能量变化,衡量元素原子获得电子的难易程度。,影响因素：核电荷数、原子半径、电子间斥力和结构稳定性。,变化规律：,多数情况下，,Y,1,为负值，,Y,2,、,Y,3,为正值；,数据远不如电离能完整。,总趋势：同周期，从左到右,Y,1,负值增；,同族，从上到下,Y,1,负值减。,但第二周期与第三周期同族元素,Y,1,异常。,|,Y,Cl,|,|,Y,F,|,|,Y,S,|,|,Y,O,|,3、电负性,X,综合考虑和,Y,，表征元素原子在化合物中吸引电子的本领。,规律：,同周期，从左到右,X,值增；,同族，从上到下,X,值减（主族）。,金属元素多在2.0以下，铯（钫）最小，氟最大。,（,1,）,Cr,+3,价化合物,、氧化物和氢氧化物性质特征,、盐类,a,、,存在形态,b,、,氧化还原性,+6,价化合物,、存在形态,、,CrO,4,2-,与,Cr,2,O,7,2-,的关系,、溶解性,、氧化性,、鉴定反应,（,2,）,Mn,常见氧化态分析,MnO,2,性质特征,Mn,2+,性质特征,锰酸盐存在条件及性质特征,MnO,4,-,、氧化性及还原物规律,、不稳定性,（二）铁系元素,1,、包括哪些元素，为什么把它们归在一起讨论？,2,、概述,通性：,物理性质,化学性质,氧化态,3,、重要化合物,氧化物性质特征,氢氧化物性质特征,盐类,配合物,三、,ds,区元素,概述,1,、氧化数,2,、离子极化的影响,3,、化合物颜色,4,、金属单质特性,重要化合物（铜、银、锌、镉、汞）,1,、氧化物和氢氧化物,颜色 溶解性 酸碱性,2,、卤化物、硫化物的颜色和溶解性,3,、配合物,NH,3,、,CN,、,S,2,O,3,2,、,SCN,4,、,Cu,(),与,Cu,(),、,Hg,(),与,Hg,(),的相互转化关系,讨论题,1,、含铬废水处理方法综述,2,、完成下列转化,3,、分析加热高锰酸钾固体后的产物,4,、某绿色固体,A,可溶于水，其水溶液中通入,CO,2,即得棕黑色沉淀,B,和紫红色溶液,C,。,B,与浓盐酸共热时放出黄绿色气体,D,，溶液近乎无色，将此溶液,C,和溶液混合，即得沉淀,B,。将气体,D,通入,A,溶液，可得,C,。试判断,A,是哪种钾盐。,5,、某棕黑色粉末，加热情况下和浓硫酸作用会放出助燃性气体，所得溶液与,PbO,2,作用,(,稍加热,),时会出现紫红色。若再加入,3%,的,H,2,O,2,溶液，颜色能褪去，并有白色沉淀出现。问此棕黑色粉末为何物？,6,、分析：水溶液中，碳酸钠分别与硫酸亚铁和硫酸铁作用产物。,Fe,分别与氯气和盐酸作用产物,7,、金属,M,溶于稀盐酸生成,MCl,2,，其磁矩为,5.0 B.M.,在无氧条件下操作，,MCl,2,遇,NaOH,溶液产生白色沉淀,A,。,A,接触空气就逐渐变绿，最后变成棕色沉淀,B,。灼烧时，,B,变成红棕色粉末,C,。,C,经不彻底还原，生成黑色的磁性物质,D,。,B,溶于稀盐酸生成溶液,E,。,E,能使碘化钾溶液氧化出,I,2,，但如在加入碘化钾之前先加入氟化钠，则不会析出,I,2,。若向,B,的浓,NaOH,悬浮液中通入氯气，可得紫红色溶液,F,，加入,BaCl,2,时就析出红棕色固体,G,。,G,是一种很强的氧化剂。试确定,M,及,A,G,代表的物质。,