高中化学笔记加竞赛全1.pdf

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1、高 中 化 学 笔 记 加 竞 赛 全 集 2.1原 子 结 构 2.2.1原 子 结 构 理 论 的 初 期 发 展 1.人 们 对 原 子 结 构 的 认 识“原 子”的 概 念 古 希 腊 思 想 家 德 谟 克 利 特 首 先 提 出；近 代 原 子 学 说 1803年，英 国 化 学 家 道 尔 顿 提 出。其 要 点(1)一 切 化 学 元 素 都 是 由 不 能 再 分 割 的 微 粒 原 子 组 成 的；(2)原 子 是 保 持 元 素 化 学 性 质 的 最 小 单 元；(3)两 种 或 多 种 元 素 的 原 子 结 合 而 成 化 合 物 的 分 子，分 子 是 保 持

2、化 合 物 化 学 性 质 的 最 小 单 位。2.原 子 的 组 成(1)电 子 的 发 现：1879年，英 国 科 学 家 克 鲁 克 斯(W.Crookes)总 结 了 对 阴 极 射 线 的 研 究；1897年 英 国 物 理 学 家 汤 姆 森(J.J.Thomson)确 认 阴 极 射 线 是 带 有 负 电 荷 的 微 观 粒 子-电 子，并 测 定 了 电 子 的 电 荷 与 质 量 之 比(l X l O-g1),并 证 明 这 种 粒 子 存 在 于 任 何 物 质 中。1909年 美 国 物 理 学 家 密 立 根(Robert A.M ill汰 a n)测 定 了 电

3、子 的 电 量 为 1.6 0 2 X 1 0-1(,从 而 计 算 出 一 个 电 子 的 质 量 等 于 9.11X0-28g,约 为 氢 原 子 质 量 的 1/1840。(2)元 素 的 天 然 放 射 性 原 子 是 电 中 性 的，电 子 带 负 电，那 么 原 子 中 必 然 含 有 带 正 电 荷 的 组 成 部 分，且 正 电 荷 总 量=电 子 所 带 的 负 电 荷 总 电 量。放 射 性 元 素 衰 变 是 放 出 a射 线，带 正 电，说 明 原 子 中 含 有 带 正 电 荷 的 微 粒。(3)原 子 含 核 模 型 的 提 出 1911年，卢 瑟 福(Renest

4、 R utherford,英 国 物 理 学 家)a散 射 实 验，提 出 含 核 原 子 模 型：原 子 的 质 量 几 乎 全 部 集 中 再 带 有 正 电 荷 的 微 粒 一 原 子 核 上，核 的 直 径 只 有 原 子 直 径 的 万 分 之 一，带 负 电 的 电 子 象 地 球 围 绕 太 阳 运 转 一 样 围 绕 着 原 子 核 高 速 运 转。(4)原 子 结 构 的 进 一 步 认 识：发 现 中 子，不 带 电 荷，确 立 近 代 原 子 结 构 模 型。3.氢 原 子 光 谱 和 玻 尔(Bohr)理 论 氢 原 子 的 线 状 光 谱(如 右 图)经 典 理 论

5、不 能 解 释。1913年，丹 麦 物 理 学 家 玻 尔(Bohr)提 出 三 点 假 设：(1)电 子 不 是 在 任 意 轨 道 上 绕 核 运 动，而 是 在 一 些 符 合 一 定 条 h件 的 轨 道 上 运 动。这 些 轨 道 的 角 动 量 P必 须 等 于 后 的 整 数 倍,也 就 是 说，轨 道 是“量 子 化”的。(2)电 子 在 离 核 越 远 的 轨 道 上 运 动，其 能 量 越 大。所 以，在 正 常 情 况 下，原 子 中 的 各 电 子 总 是 尽 可 能 的 处 在 离 核 最 近 的 轨 道 上，这 时 原 子 的 能 量 最 低，即 处 于 基 态。当

6、 原 子 从 外 界 获 得 能 量 时，电 子 可 以 被 激 发 到 激 发 态。(3)由 于 激 发 态 的 电 子 不 稳 定，可 以 跃 迁 到 离 核 较 近 的 轨 道 上，在 跃 迁 的 同 时 会 以 光 的 形 式 释 放 出 能 量。hv=%玻 尔 理 论 的 成 功 点：1)提 出 了 量 子 的 概 念；2)成 功 地 解 释 了 氢 原 子 光 谱 的 实 验 结 果；3)用 于 计 算 氢 原 子 的 电 离 能。玻 尔 理 论 的 局 限 性：1)无 法 解 释 氢 原 子 光 谱 的 精 细 结 构；2)不 能 解 释 多 电 子 原 子、分 子 或 固 体

7、的 光 谱。氢 原 子 光 谱 电 子 在 不 同 的 电 子 层 间 发 生 跃 迁2.1.2核 外 电 子 运 动 的 特 征 1.微 观 粒 子 的 波 粒 二 象 性（1）光 的 波 粒 二 象 性：1）粒 子 性 光 电 效 应；波 动 性 一 光 的 衍 射、干 涉 等 现 象。根 据 普 朗 克（Planck）的 量 子 论 和 爱 因 斯 坦（A.Einstein）的 光 子 学 说，光 的 能 量 与 频 率 之 间 存 在 如 下 关 系 5-（：普 朗 克 常 数 6.62X10-34 js）结 合 质 能 联 系 定 律 可 以 推 出 e e l能 量 E和 动 量

8、P：表 征 粒 子 性；频 率 T 和 波 长 上：表 征 波 动 性。（2）微 观 粒 子 的 波 粒 二 象 性 一 德 布 罗 意 波：德 布 罗 意（L.de Broglie,法 国 物 理 学 家）1924年 提 出 实 物 粒 子 也 具 有 波 粒 二 象 性 的 假 说，存 在 着 如 下 关 系：,A AX-P J N P这 种 波 叫 作 物 质 波，亦 称 为 德 布 罗 意 波。并 于 1927年 由 戴 维 逊（CJ.Davisson）和 革 末（L.H.Germer）的 电 子 衍 射 实 验 得 到 证 实 微 观 世 界 如 何 认 识 一 考 虑 微 观 粒

9、子 运 动 的 统 计 规 律。2.测 不 准 原 理 海 森 堡（W.Heisenberg,奥 地 利 物 理 学 家）1927年 提 出 了 测 不 准 原 理，同 时 准 确 测 定 一 个 微 粒 的 动 量 和 位 置 是 不 可 能 Ax Av 之 的：X,或 2R M式 中 A x为 粒 子 的 位 置 的 不 准 量，A尸 为 粒 子 的 动 量 的 不 准 量，A r 为 粒 子 速 度 的 不 准 量。（1）对 于 宏 观 物 体 子 弹，m=0.01kg,v=1000m s 若&=7 m,则.k 6L 2X 10-2 J W AX _ 2x3.M X O L OIX IO

10、-1M N L O M X UJMI I I.T可 以 忽 略 不 计 一 宏 观 物 体 的 速 度 和 位 置 可 以 同 时 准 确 测 定！（2）对 于 微 观 粒 子 电 子，A x 10 m,m=9.11X10-3lkg,WJA、h 4S2X10-*Ay 之 _._ n_ n-.I n Ar 2 x lM x 9.llx lO-1 1xlfl-11 g 之 1.157 xlDrm-s-1大 于 电 子 的 速 度 所 以，电 子 等 微 观 粒 子 速 度 和 位 置 不 可 以 同 时 准 确 测 定。2.2 核 外 电 子 的 运 动 状 态 2.2.1 薛 定 谭 方 程 和

11、 波 函 数 1.描 述 核 外 电 子 运 动 状 态 的 基 本 方 程 一 薛 定 调 方 程 微 观 粒 子 具 有 波 粒 二 象 性，其 速 度 和 位 置 不 能 同 时 准 确 测 定，如 何 描 述 其 运 动 规 律？用 统 计 的 方 法 来 描 述 和 研 究 粒 子 的 运 动 状 态 和 规 律，量 子 力 学。1926年，薛 定 谭（Erwin Schrodinger,奥 地 利 物 理 学 家）提 出 了 描 述 核 外 电 子 运 动 状 态 的 波 动 方 程（薛 定 谓 方 程）：浜,3 产 ftrin步*于*Tx,y,Z：核 外 电 子 的 空 间 坐

12、标：E-.电 子 的 总 能 量；V：势 能；m：电 子 的 质 量；/：普 朗 克 常 数；明 波 函 数。2.波 函 数+、原 子 轨 道 和 概 率 密 度 1）薛 定 蹲 方 程 的 解 波 函 数 中 是 量 子 力 学 中 描 述 核 外 电 子 运 动 状 态 的 数 学 函 数 式，与 电 子 的 空 间 坐 标 有 关。2）波 函 数 的 空 间 图 象 就 是 原 子 轨 道；原 子 轨 道 的 数 学 表 示 式 就 是 波 函 数。3）波 函 数 中 描 述 了 核 外 电 子 可 能 出 现 的 个 空 间 区 域（原 子 轨 道），不 是 经 典 力 学 中 描 述

13、 的 某 种 确 定 的 儿 何 轨 迹。4注 没 有 明 确 的 物 理 意 义，但|Y 表 示 空 间 某 处 单 位 体 积 内 电 子 出 现 的 概 率（概 率 密 度）。2.2.2四 个 量 子 数“，/,，”是 薛 定 谓 方 程 有 合 理 解 的 必 耍 条 件，称 为 量 子 数。对 应 于 一 组 合 理 的 工 机 取 值 则 有 一 个 确 定 的 波 函 数 um（xj,z）。还 有 一 个 描 述 电 子 自 旋 特 征 的 量 子 数，%。1.主 量 子 数 主 量 子 数：描 述 原 子 中 电 子 出 现 概 率 最 大 区 域 离 核 的 远 近，或 者

14、说 代 表 电 子 层 数。取 值：1、2、3、等 正 整 数。n 越 大，出 现 概 率 最 大 区 域 离 核 越 远，能 量 越 高。光 谱 学 符 号 为：2.角 量 子 数/n 1 2 3 4 5 6 7电 子 层 数 K I.M N 0 PQ角 量 子 数：表 示 原 子 轨 道 角 动 量 的 大 小，原 子 轨 道 或 电 子 云 的 形 状，即 电 子 亚 层。取 值：0、1、2、3、4（n-1）（共 n 个 取 值），对 应 的 光 谱 学 符 号 s、p、d、卜，电 子 云 形 状 分 别 为 球 形、哑 铃 形、花 瓣 形 等。从 能 量 角 度 上 看，这 些 分 层

15、 也 常 称 为 能 级。3.磁 量 子 数”？磁 量 子 数：表 征 原 子 轨 道 角 动 量 在 外 磁 场 方 向 上 分 量 的 大 小，即 原 子 轨 道 在 空 间 的 伸 展 方 向。取 值：0,1,2./,有 2/+1个 取 值。1）说 明 了 线 状 光 谱 在 外 加 磁 场 的 作 用 下 的 分 裂 现 象。2）在 没 有 外 加 磁 场 情 况 卜 一 同 一 亚 层 的 原 子 轨 道，能 量 是 相 等 的，叫 等 价 轨 道 或 简 并 轨 道。4.自 旋 量 子 数 也 自 旋 量 子 数：代 表 了 自 旋 角 动 量 在 外 加 磁 场 方 向 分 量

16、的 大 小，表 示 自 旋 状 态。取 值：=号.一 般 用 和 一”表 示。说 明 了 氢 光 谱 的 精 细 结 构。总 结：原 子 中 每 个 电 子 的 运 动 状 态 可 以 用 科.肛.四 个 量 子 数 来 描 述，它 们 确 定 之 后，则 电 子 在 核 外 空 间 的 运 动 状 态 就 确 定 了。角 动 量 M 的 空 间 取 向 自 旋 量 子 数 独 有 两 种 取 值 2.2.3波 函 数 的 空 间 图 象 1.概 率 密 度 的 表 示 方 法（1）电 子 云：在 以 原 子 核 为 原 点 的 空 间 坐 标 系 内，用 小 黑 点 密 度 表 示 电 子

17、出 现 的 概 率 密 度，离 核 越 近，小 黑 点 越 密，表 示 电 子 在 那 些 位 置 出 现 的 概 率 密 度 大；离 核 越 远，小 黑 点 越 稀，表 示 电 子 在 那 些 位 置 出 现 的 概 率 密 度 小。(2)等 概 率 密 度 面 图：将 电 子 在 原 子 核 外 出 现 的 概 率 密 度 相 对 值 大 小 相 等 的 各 点 连 接 起 来 形 成 一 个 曲 面 叫 做 等 概 率 密 度 面。(3)界 面 图：界 面 图 是 选 择 个 等 密 度 面，使 电 子 在 界 面 以 内 出 现 的 总 概 率 为 9 0 9 5%。a)ls电 子 云

18、 b)ls态 等 儿 率 密 度 面 图 c)l s态 界 面 图 氢 原 子 1 s电 子 几 率 密 度 分 布 的 几 种 表 示 方 法 各 种 状 态 的 电 子 云 的 分 布 形 状:P 电 子 云 电 子 云 电 子 云 的 轮 廓 图M 如 尸 R(r)Y(e,p)R(r)径 向 分 布 部 分，仅 与 r(原 子 轨 道 半 径)有 关，与 空 间 取 向 无 关。Y(q,j)角 度 分 布 部 分，只 取 决 于 轨 道 的 空 间 取 向，与 轨 道 半 径 无 美.(1)径 向 分 布：在 半 径 为 r、厚 度 为 A r的 球 壳 内 发 现 电 子 的 概 率

19、为 4pr Arll,将 其 除 以 A r,得 到 0W!姗*,以 D(r)，作 图，可 得 各 种 状 态 的 电 子 的 概 率 的 径 向 分 布 图。(2)角 度 分 布 r/m f 收,出 氢 原 子 电 子 云 的 径 向 分 布 图 Y(gJ)对 g j.作 图 可 得 原 子 轨 道 的 角 度 分 布 图 对 g j作 图 可 得 到 电 子 云 的 角 度 分 布 图。原 子 轨 道 角 度 分 布 图 胖 一 点，而 电 子 角 度 分 布 图 瘦 一 点。这 是 因 为%Y%1,所 以%Y%2%Y%。原 子 轨 道 角 度 分 布 图 有“+”、“一”，符 号 表 示

20、 Y(gJ)的 角 度 分 布 图 形 的 对 称 性 关 系，符 号 相 同 则 表 示 对 称 性 相 同，符 号 相 反 则 表 示 对 称 性 相 反；而 电 子 云 角 度 分 布 图 均 为 正 值。原 子 轨 道 的 角 度 分 布 图 电 子 云 的 角 度 分 布 图 2.3原 子 的 电 子 层 结 构 与 元 素 周 期 系 2.3.1 多 电 子 原 子 的 能 级 1.鲍 林 近 似 能 级 图(1)对 于 氢 原 子 或 类 氢 离 子(如 He，、Li?，)原 子 轨 道 的 能 量：1 原 子 轨 道 的 能 量 E 随 主 量 子 数 n 的 增 大 而 增

21、大，即 ElsE,sE)sE,s；1 而 主 量 子 数 相 同 的 各 原 子 轨 道 能 量 相 同，即 E*=E“=E4d=E4/。(2)多 电 子 原 子 轨 道 能 级 图 1939年，鲍 林(Pauling,美 国 化 学 家)根 据 光 谱 实 验 的 结 果，提 出 了 多 电 子 原 子 中 原 子 轨 道 的 近 似 能 级 图，又 称 鲍 林 能 级 图。b1AH A,“HlBTllBllB1 A T Ac,la/ftHU 口 Q lfl中-53r”心 9哀。节 o x o V IIttM lQxrP r*U u?&4 1 V IUI 9 Rn1 3：一-V*u ra X

22、eJ N c o x c Iw9 u K-Kr比 2III4 M A*Ar4 矛 JI I4 L i-2).I1 H*Hea)近 似 能 级 图 按 原 子 轨 道 能 量 高 低 排 列。b)能 量 相 近 的 能 级 合 并 成 组，称 为 能 级 组，共 七 个 能 级 组，原 子 轨 道 的 能 量 依 次 增 大，能 级 组 之 间 能 量 相 差 较 大 而 能 级 组 之 内 能 量 相 差 很 小。c)在 近 似 能 级 轨 道 中，每 个 小 圆 圈 代 表 一 个 原 子 轨 道。d)各 原 子 轨 道 能 量 的 相 对 高 低 是 原 子 中 电 子 排 布 的 基 本

23、 依 据。e)原 子 轨 道 的 能 量：/相 同 时，主 量 子 数 越 大 能 量 越 高。原 子 轨 道 的 近 似 能 级 图 主 量 子 数 相 同，角 量 子 数/越 大 能 量 越 高，即 发 生“能 级 分 裂”现 象。例 如：E4sE4pE4d L M N O P 屏 蔽 效 应 使 原 子 轨 道 能 量 升 高。钻 穿 效 应：外 层 电 子 钻 到 内 部 空 间 而 靠 近 原 子 核 的 现 象，通 常 称 为 钻 穿 作 用。由 于 电 子 的 钻 穿 作 用 的 不 同 而 使 它 的 能 量 发 生 变 化 的 现 象 称 为 钻 穿 效 应，钻 穿 效 应

24、使 原 子 轨 道 能 量 降 低。钻 穿 效 应 2.核 外 电 子 排 布 的 三 个 原 则(1)泡 利 不 相 容 原 理：一 个 原 子 轨 道 最 多 只 能 容 纳 2 个 自 旋 相 反 的 电 子，即 在 同 个 原 子 中 没 有 四 个 量 子 数 完 全 相 同 的 电 子。每 个 电 子 层 中 原 子 轨 道 的 数 目 是/个，因 此 每 个 电 子 层 最 多 所 能 容 纳 的 电 子 数 为 2/个。(2)能 量 最 低 原 理：多 电 子 原 子 在 基 态 时，核 外 电 子 总 是 尽 可 能 分 布 到 能 量 最 低 的 轨 道。(3)洪 德 规

25、则：也 叫 等 价 轨 道 原 理，电 子 在 能 量 相 同 的 原 子 轨 道 上 排 布 时，总 是 尽 可 能 地 以 自 旋 方 向 相 同 的 形 式 分 占 不 同 的 轨 道，此 时 体 系 能 量 低、稳 定。洪 德 规 则 的 特 例：等 价 轨 道 全 充 满 忧 那,/),半 充 满(p3,/)和 全 空(p,/,/)状 态 比 较 稳 定。例 如，氮 原 子 核 外 有 7 个 电 子，核 外 电 子 排 布 为 ls22s22px2py2p电 子 填 入 轨 道 次 序 图(|)耍 氮 原 子 核 外 电 子 的 排 布 图 3.电 子 结 构 式 Ne(Z=10)

26、：Is22s22P6 Na(Z=ll)：Is22s22P63sl K(Z=19)：Is22s22P63s23P64sl简 化 写 法，用 稀 有 气 体 表 示 全 充 满 的 结 构，称 为 原 子 实。例，Ca（Z=20）：Is22s22P63s23P64s2简 写 为 Ar 4s2：Cr（Z=24）：Is22s22P63s23P63ds4sl 简 写 为 9 3 筋 目。2.3.2核 外 电 子 排 布 与 周 期 系 的 关 系 1.每 周 期 的 元 素 数 目 周 期：元 素 周 期 表 中 的 行，共 分 为 七 个 周 期，与 七 个 能 级 组 相 对 应。每 个 周 期 的

27、 元 素 数 量 等 于 各 能 级 组 对 应 的 原 子 轨 道 所 能 够 容 纳 的 最 多 电 子 数。元 素 周 期 表 中 的 周 期 与 各 周 期 元 素 的 数 目 周 期 能 级 组 能 级 组 内 原 子 轨 道 所 能 容 纳 的 最 多 电 子 数 最 大 元 素 数 目 1 1 1s 2 22 2 2s2p 8 83 3 3s3P 8 84 4 4s3d4P 18 185 5 5s4d5p 18 186 6 6s4f5 d6P 32 327 7 7s5f6d 32 322.元 素 在 周 期 表 中 的 位 置 元 素 在 周 期 表 中 所 处 周 期 的 序

28、数 等 于 该 元 素 原 子 所 具 有 的 电 子 层 数.族：元 素 周 期 表 中 的 列，共 有 7 个 主 族（IA V H A族）、零 族、7 个 副 族（IB V U B族）和 V IH族（含 3 列）。元 素 在 周 期 表 中 的 族 数，基 本 上 取 决 于 元 素 的 最 外 层 电 子 数 或 价 电 子 数，各 主 族 元 素（1A V IIA）、第 I B、第 II B 副 族 元 素 的 最 外 层 电 子 数 等 于 族 序 数；零 族 元 素 最 外 层 电 子 数 为 2 或 8,是 全 充 满 结 构；第 1 1 1至 第 VUB族 元 素 的 族 的

29、 序 数 等 于 最 外 层 s 电 子 数 与 次 外 层 d 电 子 数 之 和；V族 元 素 的 最 外 层 s 电 子 数 与 次 外 层“电 子 数 之 和 为 8,9,10.3.元 素 在 周 期 表 中 的 分 区 镯 系 元 素/区 钢 系 元 素(w-2)/M S2(有 例 外)2.3.3元 素 性 质 的 周 期 性 1.原 子 半 径 常 用 的 原 子 半 径 有 三 种：1 共 价 半 径：同 种 元 素 的 两 个 原 子 以 共 价 单 键 连 接 时，它 们 核 间 距 离 的 半 叫 做 共 价 半 径。1 金 属 半 径：把 金 属 晶 体 看 成 是 由

30、球 状 的 金 属 原 子 堆 积 而 成 的，假 定 相 邻 的 两 个 原 子 彼 此 互 相 接 触，它 们 核 间 距 离 的 一 半 叫 做 金 属 半 径。I 范 德 华 半 径：当 两 个 原 子 之 间 没 有 形 成 化 学 键 而 只 靠 分 子 间 作 用 力（范 德 华 力）互 相 接 近 时，两 个 原 子 核 间 距 离 的 一 半，叫 做 范 德 华 半 径。原 子 半 径 的 周 期 性 变 化：主 族 元 素 原 子 半 径 的 递 变 规 律 十 分 明 显。同 一 周 期 中，随 着 原 子 增 大，原 子 半 径 依 次 减 小，这 是 因 为 有 效

31、核 电 荷 数 增 大，原 子 核 对 核 外 电 子 吸 引 力 增 强。同 一 主 族 中，自 上 而 下 各 元 素 的 原 子 半 径 依 次 增 大，这 是 因 为 原 子 的 电 子 层 数 增 多，核 电 荷 数 逐 渐 增 加。同 周 期 中，副 族 的 过 渡 元 素 随 核 电 荷 增 加，有 效 核 电 荷 增 加 得 比 较 缓 慢，从 左 至 右 原 子 半 径 减 小 幅 度 不 大。铜 系、钠 系 元 素 随 着 原 子 序 数 的 增 加，原 子 半 径 减 小 的 幅 度 很 小，我 们 把 这 一 现 象 称 为 辆 系 收 缩。副 族 元 素 自 上 而

32、下 原 子 半 径 变 化 不 明 显，特 别 是 第 五 周 期 和 第 六 周 期 的 元 素，它 们 的 原 子 半 径 非 常 相 近。这 主 要 是 锢 系 收 缩 所 造 成 的 结 果。主 族 元 素 的 原 子 半 径(nm)2.电 离 能、电 子 亲 合 能(1)元 素 的 电 离 能：使 基 态 的 气 态 原 子 或 离 子 失 去 电 子 所 需 要 的 最 低 能 量 称 为 电 离 能.其 中 使 基 态 的 气 态 原 子 失 去 个 电 子 形 成+1 价 气 态 正 离 子 时 所 需 要 的 最 低 能 量 叫 做 第 一 电 离 能，以 h 表 示；从+1

33、 价 离 子 失 去 个 电 子 形 成+2 价 气 态 正 离 子 时 所 需 的 最 低 能 量 叫 第 二 电 离 能，以 卜 表 示，依 此 类 推。电 离 能 的 单 位 为 k Jm o l1 对 于 同 一 种 元 素 hl2b。元 素 的 第 电 离 能 随 着 原 子 序 数 的 增 加 呈 明 显 的 周 期 性 变 化。在 同 一 主 族 中 自 上 而 下，元 素 的 电 离 能 一 般 逐 渐 减 小。这 是 因 为 随 着 原 子 序 数 的 增 加，原 子 半 径 增 大，原 子 核 对 最 外 层 电 子 的 吸 引 能 力 减 弱，价 电 子 容 易 失 去，

34、故 电 离 能 依 次 减 小。在 同 一 周 期 中 从 左 至 右，电 离 能 总 的 趋 势 是 逐 渐 增 大 的，其 中 主 族 金 属 元 素 的 第 一 电 离 能 较 小，非 金 属 元 素 的 第 一 电 离 能 较 大,而 稀 有 气 体 的 第 一 电 离 能 最 大。0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100度 千 序 数 Z 元 素 第 一 电 离 能 L 随 原 子 序 数 z 的 变 化 元 素 的 电 子 亲 合 能：某 元 素 的 一 个 基 态 的 气 态 原 子 得 到 一 个 电 子 形 成 一 1价 气 态 负 离 子 时 所 放

35、 出 的 能 量 叫 该 元 素 的 第 一 电 子 亲 合 能，常 用&表 示；与 此 相 类 似，有 元 素 的 第 二 电 子 亲 合 能 房 以 及 第 三 电 子 亲 合 能 E 3,其 数 值 可 用 来 衡 量 原 子 获 得 电 子 的 难 易。单 位 一 般 采 用 k J n o L。一 般 元 素 与 0,表 示 得 电 子 时 要 吸 收 能 量，这 说 明 该 元 素 的 原 子 变 成 负 离 子 很 困 难。元 素 的 电 子 亲 合 能 随 原 子 序 数 的 变 化（图 中 的 稀 有 气 体 的 数 值 来 h 于 理 论 计 算）3.元 素 的 电 负 性

36、（1）电 负 性：1932年 鲍 林 首 先 提 出，定 量 地 描 述 分 子 中 原 子 吸 引 电 子 的 能 力，通 常 用 X 表 示。（2）电 负 性 的 取 值：相 对 值，X.-4.0,根 据 热 化 学 数 据 比 较 各 元 素 原 子 吸 引 电 子 的 能 力，求 出 其 它 元 素 的 电 负 性。元 素 的 电 负 性 数 值 愈 大，表 示 原 子 在 分 子 中 吸 引 电 子 的 能 力 愈 强。元 素 的 电 负 性 随 原 子 序 数 的 变 化 4.元 素 的 金 属 性 和 非 金 属 性 同 周 期 元 素 从 左 至 右，由 于 核 电 荷 依 次

37、 增 多，原 子 半 径 逐 渐 减 小，最 外 层 电 子 数 也 依 次 增 多，电 负 性 依 次 增 大，因 此，元 素 的 金 属 性 依 次 减 弱，非 金 属 性 逐 渐 增 强。以 第 三 周 期 为 例，从 活 泼 金 属 钠 到 活 泼 非 金 属 氯。同 主 族 元 素 自 上 而 下 电 负 性 减 小 非 金 属 性 减 弱，金 属 性 增 强。例 如 第 VA族，从 典 型 的 非 金 属 N 变 为 金 属 Bi。一 般 非 金 属 元 素（除 硅 外）X 2.0以 上，金 属 元 素（除 粕 系 元 素 和 金）X2.02.4化 学 键 与 分 子 结 构 化

38、学 键:分 子 中 的 两 个 或 多 个 原 子（或 离 子）之 间 这 种 强 烈 的 相 互 作 用。化 学 键 的 类 型：离 子 键、共 价 键 和 金 属 键。2.4.1离 子 键 1.离 子 键 的 形 成 1916年 柯 塞 尔（W.K o sseL德 国 化 学 家）根 据 稀 有 气 体 原 子 的 电 子 层 结 构 特 别 稳 定 的 事 实，提 出 了 离 子 键 理 论。要 点：电 负 性 小 的 活 泼 金 属 与 电 负 性 大 的 活 泼 非 金 属 原 子 相 遇 时，都 有 达 到 稀 有 气 体 原 子 稳 定 结 构 的 倾 向，因 此 电 子 容 易

39、 从 活 泼 金 属 原 子 转 移 到 活 泼 非 金 属 原 子 而 形 成 正、负 离 子，这 两 种 离 子 通 过 静 电 引 力 形 成 离 壬 键.由 离 子 键 形 成 的 化 合 物 叫 离 子 化 合 物,例 如 N aC l分 子 的 形 成 过 程 如 下：的.K b，C T离 子 化 合 物 的 特 点：主 要 以 晶 体 的 形 式 存 在，具 有 较 高 的 熔 点 和 沸 点，在 熔 融 状 态 或 溶 于 水 后 其 水 溶 液 均 能 导 电。/=k+=f F-t k-当 两 个 正、负 离 子 接 近 的 时 候 既 有 相 互 吸 引 又 有 相 互 排

40、 斥，总 势 能 为：当 正 负 离 子 核 间 的 距 离 达 到 某 一 个 特 定 值 Ro时，正 负 离 子 间 的 引 力 和 斥 力 达 到 平 衡，整 个 体 系 的 总 能 量 降 至 最 低。这 时 体 系 处 于 一 种 相 对 稳 定 状 态，正 负 离 子 间 形 成 种 稳 定 牢 固 的 结 合，也 就 是 说 在 正 负 离 子 间 形 成 了 化 学 键。2.离 子 键 的 特 征 离 子 键 的 本 质 是 静 电 引 力，没 有 方 向 性 也 没 有 饱 和 性。3.离 子 键 的 离 子 性 及 与 元 素 的 电 负 性 关 系 相 互 成 键 的 原

41、 子 之 间 电 负 性 差 值(一 般 大 于 1.7)越 大，形 成 的 离 子 键 的 离 子 性 成 分 也 就 越 大。4.离 子 的 特 征(1)离 子 的 电 荷:离 子 的 电 荷 数 是 形 成 离 子 键 时 原 子 得 失 的 电 子 数。正 离 子 电 荷 一 般 为+1、+2,最 高 为+3、+4：负 离 子 电 荷 较 高 的 如 一 3、一 4 的 多 数 为 含 氧 酸 根 或 配 离 子。(2)离 子 的 电 子 层 构 型；a.2 电 子 构 型：最 外 层 为 2 个 电 子 的 离 子，如 Li+,Be?-等。b.8 电 子 构 型：最 外 层 有 8个

42、 电 子 的 离 子，如 N a i Cl,CP-等。c.18电 子 构 型：最 外 层 有 18个 电 子 的 离 子，如 Zn?+,Hg2+,Cu+,Ag+等。d.(1 8+2)电 子 构 型：次 外 层 有 18电 子，最 外 层 有 2 个 电 子 的 离 子，如 Pb?+等。e.(917)电 子 构 型：最 外 层 电 子 为 917的 不 饱 和 结 构 的 离 子，如 Fe2+,Cr3*,M d4 等。不 同 正 离 子 对 同 种 负 离 子 的 结 合 力 的 大 小 有 如 下 的 经 验 规 律：8 电 子 层 构 型 的 离 子 917电 子 层 构 型 的 离 子 1

43、8或 1 8+2电 子 层 构 型 的 离 子(3)离 子 半 径：在 离 子 晶 体 中 正 负 离 子 的 接 触 半 径。把 正 负 离 子 看 作 是 相 互 接 触 的 两 个 球，两 个 原 子 核 之 间 的 平 均 距 离,即 核 间 距 就 可 看 作 是 正 负 离 子 的 半 径 之 和，即 d=r+r-.离 子 半 径 的 变 化 规 律：a.在 周 期 表 各 主 族 元 素 中，由 于 自 上 而 下 电 子 层 数 依 次 增 多，所 以 具 有 相 同 电 荷 数 的 同 族 离 子 的 半 径 依 次 增 大。例 如：Li Na K+Rb Cs+F Cl Br

44、 Mg2+AI3+c.若 同 一 种 元 素 能 形 成 几 种 不 同 电 荷 的 正 离 子 时，则 高 价 离 子 的 半 径 小 于 低 价 离 子 的 半 径。如：rFc,+(6()pm)rFc2+(75pm)d.负 离 子 的 半 径 较 大，约 为 130Pm 2 5 0 p m,正 离 子 的 半 径 较 小，约 为 10pm 170pm。e.周 期 表 中 处 于 相 邻 族 的 左 上 方 和 右 下 方 斜 对 角 线 上 的 正 离 子 半 径 接 近。例 如：Li(60pm)2Mg2(65pm)Sc3+(81pm)=Zr4+(80pm)Na(95pm 户 Ca2(99

45、pm)2.4.2共 价 键 及 分 子 构 型 同 种 原 子 或 两 个 电 负 性 相 差 较 小 的 原 子 如 何 形 成 分 子？1916年 路 易 斯 提 出 了 原 子 间 共 用 电 子 对 的 共 价 键 理 论。根 据 共 价 键 理 论，成 键 原 子 间 可 以 通 过 共 享 一 对 或 几 对 电 子，达 到 稳 定 的 稀 有 气 体 的 原 子 结 构，从 而 形 成 稳 定 的 分 子。这 种 原 子 间 靠 共 用 电 子 对 结 合 起 来 的 化 学 键 叫 做 随 键。由 共 价 键 形 成 的 化 合 物 叫 共 价 化 合 物。例 如，比、比 0、

46、HCI,N2分 子 用 电 子 式 表 示 为：H：O：H H：C 1 N/N近 代 共 价 键 理 论：价 键 理 论(V B法)、杂 化 轨 道 理 论、价 层 电 子 对 互 斥 理 论(VSEPR法)和 分 子 轨 道 理 论(M O法)。1.价 键 理 论(1)共 价 键 的 形 成：用 量 子 力 学 处 理 氢 分 子 结 构 得 到 的 结 果 表 明：当 两 个 氢 原 子 相 互 靠 近 时，可 能 形 成 两 种 状 态：“基 态”和“排 斥 态”。从 能 量 的 角 度 来 看，当 两 个 核 外 电 子 自 旋 相 反 的 氢 原 子 相 互 靠 近 时，两 原 子

47、相 互 吸 引，随 着 核 间 距 离 变 小，体 系 的 能 量 下 降。当 两 个 氢 原 子 的 核 间 距 离 达 到=74pm时(实 验 值)体 系 能 量 最 低(H-H 键 的 键 能)。形 成 了 稳 定 的 共 价 键，结 合 成 为 氢 分 子,即 为 氢 原 子 的 基 态。此 后，两 个 氢 原 子 进 一 步 靠 近，两 核 之 间 的 斥 力 增 大 从 而 使 体 系 的 能 量 迅 速 升 高。(a)基 态(b)排 斥 态 氢 分 子 的 两 种 状 态 氢 分 子 基 态 能 量 与 核 间 距 的 关 系 曲 线(2)价 键 理 论 的 基 本 要 点:a)

48、原 子 中 自 旋 方 向 相 反 的 未 成 对 电 子 相 互 接 近 时，可 相 互 配 对 形 成 稳 定 的 化 学 键。共 价 键 具 打 饱 和 性。例 如：H-H、C1-Cl,H-O-H,N 三 N 等。b)原 子 轨 道 的 最 大 重 叠 原 理，原 子 轨 道 相 互 重 叠，且 总 是 沿 着 重 叠 最 多 的 方 向 进 行，这 样 形 成 的 共 价 键 最 牢 固。因 为 电 子 运 动 具 有 波 动 性，原 子 轨 道 重 叠 时 必 须 考 虑 到 原 子 轨 道 的“+”、“一”号，只 有 同 号 的 两 个 原 子 轨 道 才 能 发 生 有 效 重

49、叠。共 价 键 具 有 方 向 性。(3)共 价 键 的 特 点：方 向 性 和 饱 和 性，(4)共 价 键 的 类 型：a)根 据 原 子 轨 道 重 叠 方 式 的 不 同，共 价 键 可 分 为。键 和 键.。键：原 子 轨 道 沿 键 轴 方 向“头 碰 头”重 叠。例 如 出 分 子 中 的 s-s 重 叠，HC1分 子 中 的 s p 重 叠，C1?分 子 中 的 四 一 八 重 叠。键：原 子 轨 道 沿 键 轴 方 向“肩 并 肩”重 叠，如 CH2=CH2中 的 Py-Py=一 般 来 说 键 的 轨 道 重 叠 程 度 比。键 的 重 叠 程 度 要 小，因 而 能 量

50、要 高，不 如。键 稳 定。共 价 单 键 一 般 为。键，在 共 价 双 键 和 叁 键 中 除 了 一 个。键 外，其 余 的 为 键。b)根 据 共 用 电 子 对 提 供 的 原 子 不 同，共 价 键 可 分 为 两 种：普 通 的 共 价 键,由 参 与 成 键 的 两 个 原 子 各 自 贡 献 一 个 自 旋 相 反 的 电 子，通 过 轨 道 的 重 叠 而 形 成 的；配 位 键,形 成 配 位 键 的 共 用 电 子 对 是 由 成 键 原 子 中 的 一 个 原 子 单 方 面 提 供 的，另 一 个 2 S-S、S-p、Px-P*、Py-Py.P Pz轨 道 最 大