第二章-物质结构.pptx

第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构一、原子的构成一、原子的构成 同位素同位素1.1.原子的构成原子的构成原子由原子核和核外电子构成，呈电中性。原子由原子核和核外电子构成，呈电中性。原子由原子核和核外电子构成，呈电中性。原子由原子核和核外电子构成，呈电中性。原子核由带一个单位正电荷的质子和不带电的中子构原子核由带一个单位正电荷的质子和不带电的中子构原子核由带一个单位正电荷的质子和不带电的中子构原子核由带一个单位正电荷的质子和不带电的中子构 成成成成 (个别原子核没有中子个别原子核没有中子个别原子核没有中子个别原子核没有中子)。原子核带的核电荷数是由。原子核带的核电荷数是由。原子核带的核电荷数是由。原子核带的核电荷数是由 质子决定的。即：质子决定的。即：质子决定的。即：质子决定的。即：核电荷数核电荷数核电荷数核电荷数 核内质子数核内质子数核内质子数核内质子数 核外电子数核外电子数核外电子数核外电子数第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构 我们把原子核中的质子数目我们把原子核中的质子数目我们把原子核中的质子数目我们把原子核中的质子数目(Z Z)、中子数目、中子数目、中子数目、中子数目(N N)之和称之和称之和称之和称为质量数，用为质量数，用为质量数，用为质量数，用“A A”表示，即：表示，即：表示，即：表示，即：A A Z+N Z+N第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构 原子核原子核 质子质子(数目数目)Z 原子原子()(质量数质量数)A 中子中子(数目数目)N A-Z 核外电子核外电子(数目数目)Z 如果以如果以 代表质量数为代表质量数为 A，质子数为，质子数为 Z 的原子，的原子，那那么构成原子的粒子之间的关系可表示如下：么构成原子的粒子之间的关系可表示如下：第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构2.2.同位素同位素核素：核素：具有确定的质子数和中子数的一类原子或原子核具有确定的质子数和中子数的一类原子或原子核同位素：同位素：具有相同具有相同Z值、不同值、不同A值（或值（或N值）值）的核素的核素 名名名名 称称称称 符号符号符号符号 俗称俗称俗称俗称 质子数质子数质子数质子数 质量数质量数质量数质量数 中子数中子数中子数中子数 氕氕氕氕 H H 氢氢氢氢 1 1 0 1 1 0 氘氘氘氘 D D 重氢重氢重氢重氢 1 2 11 2 1 氚氚氚氚 T T 超重氢超重氢超重氢超重氢 1 3 21 3 2 氢元素的三种不同原子氢元素的三种不同原子氢元素的三种不同原子氢元素的三种不同原子第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构问题：问题：下列物质或微粒，哪一组互为同位素：A.红磷与白磷 B.石墨与金刚石 C.与 D.与第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构二、核外电子的运动状态二、核外电子的运动状态1.1.电子云电子云:化学上习惯用小黑点分布的疏密来表示电子出现概化学上习惯用小黑点分布的疏密来表示电子出现概率密度的相对大小。率密度的相对大小。黑点图黑点图 界面图界面图 角度分布图角度分布图第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构2.2.四个量子数四个量子数:要正确描述原子中各电子在核外的运动状态，需要同要正确描述原子中各电子在核外的运动状态，需要同时用时用n、l、m、ms四个参数加以描述，这些参数称量子数。四个参数加以描述，这些参数称量子数。主量子数（主量子数（n n）主量子数决定核外电子的能量和电子离核平均距离的主量子数决定核外电子的能量和电子离核平均距离的参数，这是决定电子能量高低的主要因素。参数，这是决定电子能量高低的主要因素。主量子数主量子数n n 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号电子层符号 K L M N O P Q第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构 副量子数（副量子数（l）副量子数确定原子轨道或电子云的形状。副量子数确定原子轨道或电子云的形状。l=0，1，2，3，（，（n1）副量子数副量子数l 0 1 2 3 原子轨道符号原子轨道符号 s p s p d fd f第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构 磁量子数（磁量子数（m）磁量子数规定原子轨道在空间伸展的取向。磁量子数规定原子轨道在空间伸展的取向。m=0，1，2，3，l 能量相同的各原子轨道称为简并轨道或等价轨道能量相同的各原子轨道称为简并轨道或等价轨道 亚亚 层层 s p d f 简并轨道数简并轨道数 1 3 5 7 1 3 5 7第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构 自旋量子数（自旋量子数（ms）电子自旋运动有顺时针和逆时针两个方向电子自旋运动有顺时针和逆时针两个方向;分别用分别用ms1/2 ms1/2 例如例如:基态钾原子最外层中的一个电子基态钾原子最外层中的一个电子(4s1 1)，其运动状态为：，其运动状态为：n4，l0，m0，ms1/2（或（或1/2）第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构三、核外电子的排布三、核外电子的排布 多电子原子处于基态时，核外电子排布遵循以下三多电子原子处于基态时，核外电子排布遵循以下三个条原理：个条原理：泡得不相容原理泡得不相容原理在一个原子中没有两个电了具在一个原子中没有两个电了具有完全相的四个量子数。有完全相的四个量子数。能量最低原理能量最低原理在不违反泡利原理的条件下，电在不违反泡利原理的条件下，电子优先占据能量较低的原子轨道子优先占据能量较低的原子轨道 例如：例如：E1sE2sE3s E2pE3pE4p E3sE3pE3d第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构 洪特规则洪特规则在同一原子的等价轨道上，自旋方向在同一原子的等价轨道上，自旋方向相同的电子数目最多时，原子的能量最低。相同的电子数目最多时，原子的能量最低。能量相等的轨道全充满（能量相等的轨道全充满（p p6 6、d d1010、f f1414）、半充满）、半充满（p p3 3、d d5 5、f f7 7）或全空（）或全空（p p0 0、d d0 0、f f0 0）的状态比较稳定。）的状态比较稳定。问题：问题：IBIB族中的铜、银、金的电子层结构如何？为什么？族中的铜、银、金的电子层结构如何？为什么？第二章第二章 物质结构物质结构第一节第一节 原子结构原子结构 电子层与电子距离核的远近和电子能量高低的关系电子层与电子距离核的远近和电子能量高低的关系电子层与电子距离核的远近和电子能量高低的关系电子层与电子距离核的远近和电子能量高低的关系电子层电子层电子层电子层 名名名名 称称称称第一层第一层第一层第一层第二层第二层第二层第二层第三层第三层第三层第三层第四层第四层第四层第四层第五层第五层第五层第五层第六层第六层第七层第七层 符符符符 号号号号 KK L L M M N N O O P P Q Q电子距离原子核距离电子距离原子核距离电子距离原子核距离电子距离原子核距离 电子离核距离由近到远电子离核距离由近到远电子离核距离由近到远电子离核距离由近到远 电子的能量由低到高电子的能量由低到高电子的能量由低到高电子的能量由低到高电子的能量高低电子的能量高低电子的能量高低电子的能量高低第二章第二章 物质结构物质结构第二节第二节 元素周期系元素周期系一、周期与族的划分一、周期与族的划分1.1.周期与能级组周期与能级组 把电子层数相同而按原子序数由小到大的顺序排列的把电子层数相同而按原子序数由小到大的顺序排列的把电子层数相同而按原子序数由小到大的顺序排列的把电子层数相同而按原子序数由小到大的顺序排列的一系列元素作为表中的一个横行，称为一个一系列元素作为表中的一个横行，称为一个一系列元素作为表中的一个横行，称为一个一系列元素作为表中的一个横行，称为一个周期周期周期周期。元素周期表中有元素周期表中有元素周期表中有元素周期表中有7 7 7 7个横行，也就是个横行，也就是个横行，也就是个横行，也就是7 7 7 7个周期。个周期。个周期。个周期。周期的序数就是该周期元素原子具有的电子层数周期的序数就是该周期元素原子具有的电子层数周期的序数就是该周期元素原子具有的电子层数周期的序数就是该周期元素原子具有的电子层数。元素周期表元素周期表元素周期表元素周期表第二章第二章 物质结构物质结构第二节第二节 元素周期系元素周期系 Na Na BrBr钠有钠有钠有钠有 3 3 3 3 个电子层，属于第个电子层，属于第个电子层，属于第个电子层，属于第 3 3 3 3 周期元素周期元素周期元素周期元素溴有溴有溴有溴有 4 4 4 4 个电子层，属于第个电子层，属于第个电子层，属于第个电子层，属于第 4 4 4 4 周期元素周期元素周期元素周期元素例如例如例如例如：第二章第二章 物质结构物质结构第二节第二节 元素周期系元素周期系周期名称周期名称周期名称周期名称 元素数目元素数目元素数目元素数目 第第第第1 1周期周期周期周期 （2 2种元素）种元素）种元素）种元素）第第第第2 2周期周期周期周期 （8 8种元素）种元素）种元素）种元素）第第第第1 1、2 2、3 3周期含有元素较少，叫短周期。周期含有元素较少，叫短周期。周期含有元素较少，叫短周期。周期含有元素较少，叫短周期。第第第第3 3周期周期周期周期 （8 8种元素）种元素）种元素）种元素）周期周期周期周期 第第第第4 4周期周期周期周期 （1818种元素）种元素）种元素）种元素）第第第第5 5周期周期周期周期 （1818种元素）种元素）种元素）种元素）第第第第4 4、5 5、6 6周期含有元素较多，叫长周期。周期含有元素较多，叫长周期。周期含有元素较多，叫长周期。周期含有元素较多，叫长周期。第第第第6 6周期周期周期周期 （3232种元素）种元素）种元素）种元素）第第第第7 7周期周期周期周期 （理论上存在（理论上存在（理论上存在（理论上存在3232种，已发现种，已发现种，已发现种，已发现2929种）种）种）种）叫不完全周期。叫不完全周期。叫不完全周期。叫不完全周期。第二章第二章 物质结构物质结构第二节第二节 元素周期系元素周期系2.2.族与价电子结构族与价电子结构 元素的原子参加化学反应时，能参与化学键形成的电元素的原子参加化学反应时，能参与化学键形成的电子称为子称为价电子价电子，价电子所在的电子层的电子排布式，称，价电子所在的电子层的电子排布式，称价电子层结构价电子层结构。主族：主族：同一主族元素具有相同的价电子结构和相同同一主族元素具有相同的价电子结构和相同的最外层电子数。的最外层电子数。主族：主族：主族：主族：AA、AA、AA、AA、AA、AA、AA 副族：副族：副族：副族：BB、BB、BB、BB、BB、BB、BB 族：族：族：族：排排排排 8 8、9 9、10 10 列列列列 0 0 族：族：族：族：HeHe、NeNe、ArAr、KrKr、XeXe、RnRn 6 6 种稀有气体种稀有气体种稀有气体种稀有气体 纵行纵行纵行纵行 (16(16个族个族个族个族)第二章第二章 物质结构物质结构第二节第二节 元素周期系元素周期系二、元素的性质的周期性变化二、元素的性质的周期性变化 副族：副族：零族和零族和族族 区区 1.1.原子半径原子半径 同周期元素的原子半径变化规律同周期元素的原子半径变化规律 主族元素的原子半径的递减较明显主族元素的原子半径的递减较明显 副族元素副族元素(d区区)的原子半径递减缓慢的原子半径递减缓慢 镧系和锕系的原子半径递减更加缓慢镧系和锕系的原子半径递减更加缓慢 到稀有气体半径突然增大到稀有气体半径突然增大,因为它们的荡德华半径因为它们的荡德华半径第二章第二章 物质结构物质结构第二节第二节 元素周期系元素周期系 同族元素的原子半径变化规律同族元素的原子半径变化规律 2.2.电离能和电子亲和能电离能和电子亲和能 电离能（电离能（I）在一定温度一定压力下，基态的气态原子失去一个在一定温度一定压力下，基态的气态原子失去一个电子成为电子成为1 1价气态正离子所需吸收的能量称为原子的第价气态正离子所需吸收的能量称为原子的第一电离能。一电离能。电子亲和能（电子亲和能（Y）处于基态的一个气态中性原子获得一个电子成为气处于基态的一个气态中性原子获得一个电子成为气态态1价负离子时所放出的能量。价负离子时所放出的能量。第二章第二章 物质结构物质结构第二节第二节 元素周期系元素周期系 3.3.电负性（电负性（）原子的电负性是用来度量分子中原子对成键电子吸原子的电负性是用来度量分子中原子对成键电子吸收能力的相对大小。收能力的相对大小。最活泼的非金属氟最活泼的非金属氟F F的电负性为的电负性为4.04.0第二章第二章 物质结构物质结构第三节第三节 物质的形成物质的形成 化学上把紧密相邻的两个或多原子化学上把紧密相邻的两个或多原子化学上把紧密相邻的两个或多原子化学上把紧密相邻的两个或多原子 (或离子或离子或离子或离子)之间强之间强之间强之间强烈的相互作用，叫做烈的相互作用，叫做烈的相互作用，叫做烈的相互作用，叫做化学键化学键化学键化学键。主要有三种类型：主要有三种类型：主要有三种类型：主要有三种类型：离子键、共价键、金属键离子键、共价键、金属键离子键、共价键、金属键离子键、共价键、金属键。一、离子键一、离子键使阴、阳离子结合成化合物的静电作用，叫做使阴、阳离子结合成化合物的静电作用，叫做使阴、阳离子结合成化合物的静电作用，叫做使阴、阳离子结合成化合物的静电作用，叫做离子键离子键离子键离子键。离子键的形成离子键的形成离子键的形成离子键的形成第二章第二章 物质结构物质结构第三节第三节 物质的形成物质的形成离子键的特征离子键的特征：离子键没有方向性和饱和性：离子键没有方向性和饱和性离子半径离子半径：主族自上而下，离子半径逐渐增大主族自上而下，离子半径逐渐增大 同一周期中，随着正离子电荷的递增而半径依次减小同一周期中，随着正离子电荷的递增而半径依次减小离子化合物离子化合物：如氯化钠、硫酸钡等：如氯化钠、硫酸钡等第二章第二章 物质结构物质结构第三节第三节 物质的形成物质的形成二、共价键二、共价键二、共价键二、共价键 原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键共价键共价键共价键。共价键具有方向性和饱和性。共价键具有方向性和饱和性。共价键具有方向性和饱和性。共价键具有方向性和饱和性。共价键的形成共价键的形成共价键的形成共价键的形成 两个原子核吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向两个原子核吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向两个原子核吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向两个原子核吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一个原子核，这种共价键叫非极性共价键，简称非极任何一个原子核，这种共价键叫非极性共价键，简称非极任何一个原子核，这种共价键叫非极性共价键，简称非极任何一个原子核，这种共价键叫非极性共价键，简称非极性键。例如，性键。例如，性键。例如，性键。例如，H H H HH H H H、ClClClClCl Cl Cl Cl 键都是非极性键键都是非极性键键都是非极性键键都是非极性键 。共用电子对偏向吸引电子能力较强的原子核，偏离吸引共用电子对偏向吸引电子能力较强的原子核，偏离吸引共用电子对偏向吸引电子能力较强的原子核，偏离吸引共用电子对偏向吸引电子能力较强的原子核，偏离吸引电子能力较弱的原子核，这种共价键叫极性共价键，简称极电子能力较弱的原子核，这种共价键叫极性共价键，简称极电子能力较弱的原子核，这种共价键叫极性共价键，简称极电子能力较弱的原子核，这种共价键叫极性共价键，简称极性键。例如，性键。例如，性键。例如，性键。例如，H H H H2 2 2 2O O O O、HCl HCl HCl HCl 等。等。等。等。第二章第二章 物质结构物质结构第三节第三节 物质的形成物质的形成杂化轨道理论：杂化轨道理论：杂化与杂化轨道杂化与杂化轨道 杂化轨道理论的要点杂化轨道理论的要点 （1 1）杂化轨道由能量相近的原子轨道组合而成）杂化轨道由能量相近的原子轨道组合而成 （2 2）杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数目）杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数目 （3 3）杂化轨道重叠满足最大重叠原理）杂化轨道重叠满足最大重叠原理 （4 4）杂化轨道类型决定空间构型）杂化轨道类型决定空间构型共价键类型：共价键类型：键：沿轴键：沿轴“头碰头头碰头”重叠重叠 键：键：“肩并肩肩并肩”重叠重叠第二章第二章 物质结构物质结构第三节第三节 物质的形成物质的形成三、配位键三、配位键三、配位键三、配位键配位键配位键 一个原子提供杂化的空轨道，另一个原子提供孤对一个原子提供杂化的空轨道，另一个原子提供孤对电子，两者以电子配对而结合。电子，两者以电子配对而结合。配合物的组成配合物的组成（1）中心离子、中心原子：配合物形成一体，提供杂化空轨道）中心离子、中心原子：配合物形成一体，提供杂化空轨道（2）配位体和配位原子：与中心离子结合的中性分子或阴离子配位）配位体和配位原子：与中心离子结合的中性分子或阴离子配位 原子原子（3）配位数：与一个中心离子或中心原子结合的配原子数目）配位数：与一个中心离子或中心原子结合的配原子数目（4）配离子的电荷）配离子的电荷第二章第二章 物质结构物质结构第三节第三节 物质的形成物质的形成配位化合物的类型配位化合物的类型 简单配位化合物简单配位化合物 螯合物螯合物四、分子间力和氢键四、分子间力和氢键四、分子间力和氢键四、分子间力和氢键分子极性分子极性分子间力（范德华力）分子间力（范德华力）氢键氢键第二章第二章 物质结构物质结构本章小结本章小结同位素是具有相同同位素是具有相同Z值不同值不同A值的核素值的核素电子云是核外电子在核外空间运动的概率密度分布图形电子云是核外电子在核外空间运动的概率密度分布图形电子运城规律是由电子运城规律是由n、l、m三个量子数与电子自旋量子数三个量子数与电子自旋量子数 ms一起决定的一起决定的。核外电子排布的三条原理：核外电子排布的三条原理：泡利不相容原理、能量最低原泡利不相容原理、能量最低原 理和洪特规则。理和洪特规则。元素周期律元素周期律化学键化学键