《化學第二章》PPT課件

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1、重 點 ： 四 個 量 子 數 和 核 外 電 子 排 布 規(guī) 則 、 化 學 鍵 極 性 的 比 較 ， 配 位 化 合 物 命 名 。司 法 化 學 中 涉 及 的 化 合 物 的 性 質 及 應 用 。難 點 ： 四 個 量 子 數 和 電 子 排 布 式 的 書寫 。 元 素 在 周 期 表 中 的 位 置 ， 由 元 素 原 子 的 結 構 決 定 ，而 元 素 原 子 的 結 構 又 決 定 了 元 素 的 性 質 ， 即 元 素 的 性 質是 元 素 在 元 素 周 期 表 中 位 置 的 外 在 反 映 。 1 第 一 節(jié) 原 子 的 結 構一 、 化 學 元 素 周 期 表

2、2 3 門 捷 列 夫 化 學 元 素 周 期 表 新 添 兩 個 元 素 ， 位 次 分 別 為 114和116。 鑒 于 兩 個 元 素 尚 未 永 久 命 名 ， 暫 以 元 素 114和 元 素 116代 稱 。 這 兩 個 元 素 盡 管 “ 生 命 ” 周 期 在 現 實 世 界 中 只 能 以 秒 計 ， 科學 地 位 卻 得 以 永 恒 。 與 座 次 靠 前 的 碳 、 金 、 錫 等 元 素 不 同 ， 元 素114和 元 素 116在 現 實 世 界 中 瞬 間 即 逝 。 前 者 的 衰 變 期 為 幾 秒 鐘 ，后 者 的 衰 變 期 只 有 幾 分 之 一 秒 。

3、兩 個 新 元 素 均 非 自 然 存 在 ， 由 實驗 室 “ 合 成 ” 。 美 國 和 俄 羅 斯 科 學 家 團 隊 在 實 驗 室 借 助 鈣 離 子高 速 撞 擊 钚 原 子 或 鋦 原 子 得 到 元 素 114和 元 素 116， 年 代 分 別 為2004年 和 2006年 。 11211111010910810710610510489-103 80797877767574737257-71 48474645444342414039 30292827262524232221 868584838281 545352515049 363534333231 181716151413

4、 1098765 28887 5655 3837 2019 1211 4317654 1882MLk3 82LK2 2K1元素周期表IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA零族IIIB IVB VB VIB VIIB VIII IB II B主族周期副族過渡元素族：具有相同的最外層電子數的列周期：具有相同的電子層數的行主 族 序 數 =最 外 層 電 子 數 =主 族 元 素 最 高 正 價 數原 子 序 數 ： 根 據 元 素 在 周 期 表 中 位 置 的 編 號原子序數質子數核外電子數 5 它 們 分 別 有 幾 個 電 子 層 ？ 位 于 第 幾 周 期 ？ 例 1： 已

5、 知 碳 元 素 、 鎂 元 素 和 溴 元 素 的 原 子 結 構 示 意 圖 ： 7 碳 有 兩 個 電 子 層 ， 位 于 第 二 周 期 ; 鎂 有 三 個 電 子 層 ， 位 于 第 三 周 期 ; 溴 有 四 個 電 子 層 ， 位 于 第 四 周 期 。 8 1s2 2s2 2p6 3s1 9 Na的 原 子 結 構 示 意 圖Na 的 核 外 電 子 排 布 圖Na 的 核 外 電 子 軌 道 排 布 圖 圖 中 圓 圈 內 填 入 +11， 表 示 原 子 核 內 有 11個 質 子 ， 弧 線就 表 示 電 子 在 核 外 一 定 距 離 的 空 間 (設 想 是 球 形

6、)， 弧 線上 的 數 字 表 示 電 子 數 。 多 電 子 原 子 里 電 子 是 分 層 運 動 的 ， 核 外 電 子 根 據 能量 的 差 異 和 通 常 運 動 的 區(qū) 域 離 核 的 遠 近 不 同 ， 分 屬 于 不同 的 電 子 層 。 10 11 二 、 電 子 的 空 間 運 動 狀 態(tài) 與 四 個 量 子 數 （ 一 ） 量 子 數 決 定 電 子 運 動 的 能 量 和 方 向 的 無 量 綱 的 數 。 主 量 子 數 （ n） ， 角 量 子 數 （ L） ， 磁 量 子 數 （ m） ， 自 旋 量 子 數 （ ms） 。 12 13 3個 量 子 數 的 物

7、理 意 義主量子數n 確 定 原 子 中 電 子 的 能 量 和 離 核 的 距 離 。 元 素 所在 的 周 期 數 。 （ n的 取 值 : 1,2,3, n 等 正 整 數 ）電 子 層 數 n： 1 2 3 4 5 6 7 光 譜 學 符 號 ： K L M N O P Q將 具 有相同n值的 各 原 子 軌 道 稱 為同一電子層軌 道 。如 ： 3s、 3p、 3d 同 屬 于 M電 子 層 14 角量子數 L 決 定 原 子 軌 道 的 形 狀 （ 球 形 、 8字 形 、 花 瓣 形 等 ） 取 值 : 0， 1， 2， 3,（ n 1） 將 同 一 電 子 層 中 具 有 相

8、同 L 值 的 各 原 子 軌 道 稱為 同 電 子 亞 層 軌 道 。 L： 0 1 2 3 電 子 亞 層 ： s p d f 對于給定的主量子數n來說，可有n個不相同的角量子數L。 如：主量子數 n=3， L = 0、1、2如 ： 3dxy、 3dyz、 3dxz 同 屬 于 M電 子 層 的 d 亞 層 原 子 軌 道 ： 把 電 子 出 現 的 幾 率 相 等 的 地 方 聯 接 起來 ， 稱 為 等 密 度 面 ， 如 果 這 個 等 密 度 面 包 括 電 子 出 現的 總 幾 率 在 95%以 上 ， 這 個 電 子 運 動 的 空 間 范 圍 就 稱為 原 子 軌 道 。 原

9、 子 軌 道 也 可 以 理 解 為 具 有 一 定 形 狀 和 伸 展 方 向的 電 子 云 所 占 據 的 空 間 。 電 子 云 不 僅 有 確 定 的 形 狀 ，而 且 有 一 定 的 伸 展 方 向 。 電 子 云 的 每 一 種 伸 展 方 向 就是 一 個 原 子 軌 道 。 15 16 x yz z x z xys px pypz xzy xz y zydxy dxzdyz d dx y2 2- z2_圖1 s ， p ， d 的原子軌道的角度分布 原子軌道 電子云 （ 1） 原 子 軌 道 角 度 分 布 圖 有 正 、 負 號 之 分 ；（ 2） 3個 p軌 道 的 角 度

10、 分 布 圖 形 狀 相 同 ， 只 是 空 間 取 向 不同 ；（ 3） 5個 d軌 道 的 角 度 分 布 圖 形 狀 相 似 ， 并 且 空 間 取 向 不同 。（ 4） 電 子 云 的 角 度 分 布 圖 與 原 子 軌 道 的 角 度 分 布 圖 形 狀相 似 ， 但 有 兩 點 區(qū) 別 ： 電 子 云 角 度 分 布 圖 要 “ 瘦 ” 一 些 ； 電 子 云 角 度 分 布 圖 沒 有 正 、 負 號 之 分 。 18 19 磁量子數m 決 定 原 子 軌 道 在 空 間 的 伸 展 方 向 ， m與 能 量 無 關 。 取 值 : 0， 1， 2, L,有 2L +1個 m值

11、， 與 角 量 子 數 L有 關 ！ 如 ： L=1, 為 p軌 道 ,m值 可 取 0、 +1、 -1， 有 三 種 不 同 取 向 : px， py， pz， 三 者 的 能 量 是 相 同 的 。 L 相 同 時 ,因 m不 同 ， 原 子 軌 道 可 能 有 不 同 的 伸 展 方 向 再 如 ： d軌 道 ， L =2, m值 可 取 0、 +1、 -1、 +2、 -2 五 個 值 ， 有 五 種 不 同 取 向 ： 3d xy、 3dyz、 3dxz、 這 五 個 軌 道 的 能 量 是 相 同 的 。 n、 L相 同 , m 不 同 的 原 子 軌 道 稱 簡 并 軌 道 。22

12、2 3,3 yxz dd 20 L m空間運動狀態(tài)數0 0 s 軌道 一種1 +1,0,1 p 軌道 三種2 +2,+1,0,1,2 d 軌道 五種3 +3,+2,+1,0,1,2,3 f 軌道 七種每 一 電 子 層 共 有 n2個 原 子 軌 道 21 自 旋 量 子 數 ms 電 子 的 自 旋 有 兩 種 狀 態(tài) ， 即 表 示 填 充 在 軌 道 中 電 子 的 自 旋方 向 ， 因 此 ， ms的 取 值 只 有 兩 個 ： 和21 21一 般 用 向 上 或 向 下 的 箭 頭 來 表 示 ： 、 1.主量子數n決定原子軌道離核的遠近，并在確定電子運動能量時起最主要作用。2.角量

13、子數L決定原子軌道運動的形狀，并在多電子原子中與主量子數一起確定電子運動能量。L n13.磁量子數m決定原子軌道在空間伸展方向。 m 2L+1 4.自旋量子數ms決定原子軌道內的電子的自旋方向，其取值只有兩個ms 因 此 ， 按 四 個 量 子 數 間 的 關 系 ， 可 以 確 定 每 一 電子 層 中 可 能 存 在 的 電 子 運 動 狀 態(tài) 數 ， 即 每 一 電 子 層 中的 電 子 數 目 。 一 個 電 子 的 運 動 狀 態(tài) 要 由 n、 L、 m、 m s 四 個 量 子 數 才 能 完 全 確 定 下 來 ！12 23 主量子數 n 1 2 3 4電子層 K L M N角量

14、子數 L 0 1 2 3電子亞層 s p d f每個亞層中軌道數目1 3 5 7每個電子層最多容納的電子數2 8 18 2n2每個亞層最多 容納電子數2 6 10 14 24 1、 核 外 電 子 是 分 層 排 列 的 ,從 里 到 外 1,2,3,4,5,6,7。 2、 第 一 層 最 多 2個 電 子 ,第 二 層 最 多 8個 電 子 ,最 外 層不 超 過 8個 電 子 ， 倒 數 第 二 層 不 超 過 18個 電 子 ， 倒 數第 三 層 最 多 不 超 過 32個 電 子 。 3、 最 外 層 8個 電 子 的 結 構 叫 做 穩(wěn) 定 結 構 （ 特 殊 的 是稀 有 氣 體

15、中 的 氦 是 最 外 層 2個 電 子 ） 。 最 外 層 不 超 過8個 。 2 182 18 2 22.179 10 (J)1 12.179 10 (J) 13.6 (ev)zE n n n （ 一 ） 近 似 能 級 圖 26電 子 填 充 軌 道 的 能 級 順 序 圖 27 L相 同 時 ， n 值 越 大 ， 軌 道 的 能 量 越 高 。 如 ： E1s E2s E3s； n相 同 時 ， L值 越 大 ， 軌 道 的 能 量 越 高 。 如 ： E3s E3p E3d； n、 L皆 不 同 時 ， 出 現 “ 能 級 交 錯 ” 現 象 如 ： E4s E3d E6s E4f

16、 E5d E4s， E5sE5dE4fE6s 28 能 級 交 錯 ： 這 種 n值 大 的 原 子 軌 道 的 能 量 反 而 比 n 值 小 的 軌 道 能 量 低 的 現 象 稱 為 能 級 交 錯 。 即 原 子 軌 道 能 量 高 低 次 序 與 電 子 層 次 序 不 一 致 的 現 象 。 29 多 電 子 原 子 中 ， 任 一 電 子 的 受 力 情 況 : （ 二 ） 屏 蔽 效 應 與 鉆 穿 效 應1. 屏 蔽 效 應 原 子 核 的 吸 引其 它 電 子 的 排 斥 這 種 將 其 它 電 子 對 某 個 電 子的 排 斥 作 用 ， 歸 結 為 抵 消 一 部 分核

17、 電 荷 的 作 用 ， 稱 為 屏 蔽 效 應 。在 原 子 中 ， 如 果 屏 蔽 效 應 大 ， 就 會 使 電 子 受 到的 有 效 核 電 荷 減 少 ， 因 而 電 子 具 有 的 能 量 就 增 大 。屏 蔽 效 應 E 30 2.鉆 穿 效 應鉆 穿 效 應 ： 這 種 由 于 電 子 鉆 穿 而 引 起 能 量 變 化 的現 象 。 鉆 穿 ： 電 子 滲 入 原 子 內 部 空 間 而 更 靠 近 原 子 核 的 本 領 。鉆 穿 的 結 果 ： 降 低 了 其 它 電 子 對 它 的 屏 蔽 作 用 ，起 到 了 增 加 有 效 核 電 荷 Z*， 降 低 軌 道 能 量

18、 的 作 用 。 31對 于 n相 同 的 電 子 ， 鉆 穿 效 應 : ns np nd 則 能 量 : ns np nd r (ao) D鉆 穿 效 應 的 大 小 可 從 核 外 電 子 的 徑 向 分 布 函 數 圖 看 出鉆 穿 效 應 ED(r) 的 物 理 意 義 ： 在 半 徑 為 r 處 單 位 厚 度 薄 球 殼 內 出 現 電 子幾 率 。 1s 軌 道 的 電 子 云 徑 向 分 布 在 r=a。 處 出 現 極 大 值 ； 隨 主量 子 數 n的 增 大 ， s 軌 道 電 子 云 徑 向 分 布 最 大 值 處 離 核 的 距 離逐 漸 增 大 ， 但 內 部 仍

19、 然 存 在 小 峰 。徑 向 分 布 函 數 的 特 點 是 ： 具 有 ( n L)個 峰 ， L 值 越 小 的 軌 道 ， 其 主 峰 前 面 的 小峰 越 多 ， 電 子 在 內 層 出 現 的 幾 率 越 大 。 32能 級 交 錯 ： ns (n-1)d4s n L 有 較 強 鉆 穿 效 應 ， 易 靠 近 核 r E3d n L 離 核 遠 鉆 穿 屏 蔽 E （ 2） 徐 光 憲 近 似 規(guī) 律 多 電 子 原 子 的 外 層 軌 道 的 能 量 次 序 按 (n + 0.7L) 值 的 大 小 來 確 定 。 ( n+ 0.7L ) 值 越 大 , 能 級 越 高 ; 對

20、 于 離 子 的 外 層 電 子 , ( n+ 0.4L ) 值 越 大 , 能 級 越 高 ; 對 于 原 子 或 離 子 來 說 , 能 級 高 低 基 本 上 由 主 量子 數 確 定 。 33 主量子數 角量子數如 ： 4s 和 3d 兩 個 軌 道 ， 它 們 的 (n + 0.7L)值 分 別 為4.0和 4.4， 因 此 ： E4s E3d。 再 如 ： 4f 和 6s兩 個 軌 道 ， 它 們 的 (n + 0.7L)值 分 別為 6.1和 6.0， 因 此 ： E 6s E4f 34能 級 組 ： 原 子 中 (n+0.7L) 值 整 數 部 分 相 同 的 一 組 原 子

21、軌 道 。 軌 道 L n+0.7L 能 級 組 軌 道 L n+0.7L 能 級 組 1s 0 1.0 一 5s 0 5.0 五 2s 0 2.0 二 4d 2 5.4 五 2p 1 2.7 二 5p 1 5.7 五 3s 0 3.0 三 6s 0 6.0 六 3p 1 3.7 三 4f 3 6.1 六 4s 0 4.0 四 5d 2 6.4 六 3d 2 4.4 四 6p 1 6.7 六 4p 1 4.7 四 7s 0 7.0 七 多 電 子 原 子 軌 道 能 級 次 序 35 36 例 ： K原 子 的 電 子 層 結 構 為 ：而 不 是 ： 162622 333221 dpspss

22、 162622 433221 spspss 37 2、 泡 利 不 相 容 原 理 ： 在 同 一 軌 道 上 最 多 只 能 容 納 兩個 自 旋 方 向 相 反 的 電 子 。 或 說 ： “ 同 一 原 子 中 ， 不可 能 有 4 個 量 子 數 完 全 相 同 的 2 個 電 子 同 時 存 在 。 例 ： 用 于 描 述 氟 （ F） 原 子 最 外 層 電 子 位于 原 子 軌 道 2p的 各 量 子 數 值 為 ： n=2， L=1， m=1或 0或 -1， ms= 或 。F的 最 外 層 電 子 排 布 式 ： 2p5 2p 每 個 電 子 層 最 大 電 子 容 量 為 ：

23、 2n2 個12 12 書 寫 時 ， 電 子 排 布 式 中 的 內 層 電 子 排 布 可 用 相 應的 稀 有 氣 體 的 元 素 符 號 加 方 括 號 來 表 示 ， 以 簡 化 電 子排 布 式 。 以 稀 有 氣 體 的 元 素 符 號 加 方 括 號 的 稱 為 “ 原子 實 ”。 原 子 實 He:1s2Ne:1s2 2s2 2p6Ar:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6Kr:1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 38 39 v原 子 核 外 電 子 排 布 式 = 電 子 構 型 2362622 4333221 sdpspss V原 子 ，

24、Z = 23, 例 ： 3262622 3433221 dspspss注 意 ： 可 按 電 子 層 的 次 序 寫 ！Z： 為 原 子 的 核 電 荷 數 （ 等 于 原 子 序 數 ） 11062622 4333221 sdpspss 2962622 4333221 sdpspss Cu原 子 ， Z=29 40 Cr： 1562622 4333221 sdpspss 3d3d而 不 是 ： 1562622 4333221 sdpspss 2462622 4333221 sdpspss Cr原 子 ， Z=24 41 例 ： C原 子 核 外 電 子 排 布 式 為 ：3、 洪 特 規(guī) 則

25、 ： 在 同 一 亞 層 的 各 個 軌 道 （ 等 價 軌道 ） 上 ， 電 子 的 排 布 將 盡 可 能 分 占 不 同 的 軌 道 ，并 且 自 旋 方 向 相 同 。 (針 對 p、 d、 f） )22(221 11222 yx pppss 或 ： 42 N原 子 核 外 的 電 子 排 布 )222(221 111322 zyx ppppss 全 空 p0 d0 f0 半 充 滿 p3 d5 f7 全 充 滿 p 6 d10 f14 43 洪 特 規(guī) 則 的 特 例 ： 例 如 Mn 原 子 3d 軌 道 中 的 5 個 電 子 按 下 面 列 出的 方 式 (a)， 而 不 是

26、按 方 式 (b)排 布 。 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s2 (b) Ar (a) Ar 3d 4s等 價 軌 道 在全 充 滿 、 半充 滿 或 全 空的 狀 態(tài) 是 比較 穩(wěn) 定 的 44 以 鉻 為 例 ：1.鉻 原 子 核 外 有 24個 電 子 ， 可 以 填 滿 1s至 4s所 有 的軌 道 ， 還 剩 余 4個 填 入 3d軌 道 ： 1s22s22p63s23p64s23d42.由 于 半 充 滿 更 穩(wěn) 定 ， 排 布 發(fā) 生 變 化 ： 1s22s22p63s23p64s13d53.除 了 6個 價 電 子 之 外 ， 其 余 的 電 子 一 般 不

27、 發(fā) 生 化 學反 應 ， 于 是 簡 寫 為 ： Ar4s13d54.這 里 ， 具 有 氬 的 電 子 構 型 的 那 18個 電 子 稱 為 “ 原子 實 ” 。 一 般 把 主 量 子 數 小 的 寫 在 前 面 ： Ar3d 54s1 45 各 元 素 的 基 態(tài) 電 子 排 布 （ 電 子 構 型 ） 必 須 由 光 譜實 驗 結 果 確 定 ； 光 譜 實 驗 結 果 證 明 多 數 元 素 原 子 基 態(tài)的 電 子 構 型 符 合 上 述 3項 排 布 規(guī) 則 ， 但 周 期 系 有 十 幾種 元 素 (如 某 些 原 子 序 數 較 大 的 過 渡 元 素 和 鑭 系 、 錒

28、系 中 的 某 些 元 素 ） 的 電 子 層 結 構 不 符 合 上 述 三 個 排 布原 則 ： 特 例 ： 78Pt鉑 Xe4f145d96s1而 不 是 4f145d106s0也 不 是 4f145d86s2 電 子 在 原 子 軌 道 中 的 排 布 方 式 稱 為 電 子 層 結 構 ，簡 稱 電 子 構 型 。 電 子 構 型 的 表 示 形 式 有 三 種 ：（ 1） 軌 道 表 示 式 例 如 鎂 原 子 的 軌 道 表 示 式 為 ： 或 1s 2s 2p 3s 1s 2s 2p 3s （ 2） 電 子 排 布 式 它 是 在 亞 層 符 號 的 右 上 角 用 數 字注

29、明 所 排 列 的 電 子 數 目 。 鎂 原 子 的 電 子 排 布 式 為 ： 1s22s22p63s2或 Ne3s2 （ 3） 價 電 子 層 結 構 式 價 電 子 層 結 構 指 的 是 價 電 子（ 即 外 層 電 子 =能 參 與 成 鍵 的 電 子 ） 所 排 布 的 電 子 層結 構 。 46 成 對 的 電 子 未 成 對 的 電 子4.電 子 構 型 47 主 族 元 素 最 外 層 電 子副 族 元 素 最 外 層 電 子 (n -1)層 d 軌 道 電 子鑭 、 錒 系 元 素 最 外 層 電 子 (n -2)層 f 軌 道 電 子外 層電 子例 ： C Mg Cr

30、Cu U 2s22p2 3s2 3d54s1 3d104s1 5f 36d17s2外 層 電 子 = 價 電 子 最 外 層 電 子 48 原 子 失 去 電 子 變 成 離 子 時 ， 按 電 子 層 次 序 先 失 去 最外 層 電 子 。 失 電 子 的 順 序 按 軌 道 （ n+0.4L） 值 的 大 小 來 確 定 ，其 值 大 的 軌 道 上 的 電 子 先 失 去 。如 ： 3d軌 道 ： n+0.4L= 3 + 0.4 2 = 3.8 4s軌 道 ： n+0.4L = 4 + 0.4 0 = 4.0 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Fe2+ 1s22s22p

31、63s23p63d6 （ 正 確 ） 1s22s22p63s23p63d44s2 （ 錯 誤 ） Fe 3+ 1s22s22p63s23p63d5 （ 正 確 ） （ 4） 離 子 的 電 子 層 結 構 （ 主 要 指 離 子 的 外 層 電 子 構 型 ） 49 簡 單 的 負 離 子 ： 8電 子 結 構 (如 ;F ,Cl ,O2 等 ) 簡 單 正 離 子 : 有 多 種 構 型 ， 如 下 所 列 ： 2電 子 構 型 (ns2) ： Li+、 Be2+ （ s區(qū) ） 8電 子 構 型 (ns2np6)： Na+、 Mg2+、 Al3+ （ s、 p區(qū) ） 18電 子 構 型 (n

32、s2np6 nd10 ) ： Zn2+、 Hg2+、 Ga3+、 Cu+（ ds區(qū) 、 p區(qū) ） 18+2電 子 構 型 (n-1)s2(n-1)p6 (n-1)d10ns2 ： Pb 2+、 Sn2+ （ p區(qū) ） 9 17電 子 構 型 (ns2np6 nd1-9) ： Fe2+、 Cr3+、 Cu2+ （ d區(qū) ） 50 周 期 表 中 位 置 外 層 電 子 構 型 分 區(qū) A、 A ns12 s A A、 0族 ns2np16 p B B、 (n-1)d 19ns12 d B、 B (n-1)d 10ns12 ds鑭 系 、 錒 系（ 包 括 鑭 、 錒 ） (n-2)f 114(n

33、-1)d 02ns2 f 5、 電 子 層 結 構 與 元 素 周 期 表 51 1 18 A 2 13 14 15 16 17 01 A A A A A A2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 123 B B B B B B B4567 s 區(qū) d 區(qū) ds 區(qū) p 區(qū) 鑭 系錒 系 f 區(qū) 周期族 周 期 表 分 區(qū) 示 意 圖 52如 ： Fe原 子 ， Z=26, 1s22s22p63s23p63d64s2 ,第 4周 期 (1) 周 期周 期 ： 元 素 周 期 表 中 的 每 一 行 。 目 前 共 有 7個 周 期周 期 數 = 電 子 層 數 = 最 后 一 個 電 子

34、所 處 的 能 級 組 數每 一 周 期 容 納 的 元 素 數 目 = 相 應 能 級 組 所 能 容 納的 電 子 數 53 1 1s 2 2 (特 短 周 期 ) 2 2s2p 8 8 (短 周 期 ) 3 3s3p 8 8 (短 周 期 ) 4 3d4s4p 18 18 (長 周 期 ) 5 4d5s 5p 18 18 (長 周 期 ) 6 4f5d 6s6p 32 32 (特 長 周 期 ) 7 5f6d 7s7p 32 32 (未 完 周 期 )周 期 能 級 組 能 級 組 容 納電 子 數 周 期 容 納元 素 個 數 54 元 素 所 在 族 數 與 元 素 原 子 的 外

35、層 電 子 構 型 有 關 系A 族 B族 、 B族 族 數 等 于 元 素 原 子 的 最 外 層 電 子 數 ；最 外 層 電 子 數 與 次 外 層 d 軌 道 電 子 數 之 和為 8 10（ 即 價 電 子 數 為 8 10） （ 有 三 列 ） 族 B族 B族 族 數 等 于 最 外 層 電 子 數 與 次 外 層 d 軌 道 電 子 數 之 和 （ 即 等 于 價 電 子 數 ） 零 族 最 外 層 電 子 數 為 8（ He為 2） 。(2) 族 55 2Na (s) + Cl2 (g) 2NaCl (s) 第 二 節(jié) 分 子 的 結 構 和 性 質分 子 : 保 持 物 質

36、化 學 性 質 的 最 小 微 粒 ， 參 加 化 學 反 應 的 基 本 單 元 。 56 57 離 子 鍵 ： 當 活 潑 金 屬 元 素 (如 堿 金 屬 、 堿 土 金 屬 )的 原 子 和 活 潑的 非 金 屬 元 素 (如 鹵 素 )的 原 子 相 互 接 近 時 ， 前 者 失 去 最 外 層 電 子 而成 陽 離 子 ， 后 者 獲 得 電 子 而 成 陰 離 子 。 陰 、 陽 離 子 之 間 由 于 靜 電 引力 而 相 互 吸 引 的 化 學 鍵 。 金 屬 原 子 帶 正 電 的 正 離 子 實 質 ： 非 金 屬 原 子 帶 負 電 的 負 離 子 靜電引力 )33(

37、Cl)33(Cl )22(Na)3(Na 62-e52 62e1 psps pss ClClNa - aN 1 離 子 鍵1.1 離 子 鍵 的 形 成 58 1.2 形 成 離 子 鍵 的 條 件兩 種 原 子 間 電 負 性 相 差 較 大 ， 一 般 要 相 差 1.7以 上 。 元 素 的 電 負 性 ： 分 子 中 原 子 吸 引 電 子 的 能 力 稱 為 電 負 性 ， 元素 的 電 負 性 是 相 對 值 ， 它 是 以 最 活 潑 的 非 金 屬 F為 基 準 ， 其 它元 素 與 F相 比 較 而 得 到 的 對 應 的 電 負 性 。 鮑 林 提 出 的 標 度 。 根據

38、 熱 化 學 數 據 和 分 子 的 鍵 能 ， 指 定 氟 的 電 負 性 為 4.0， 計 算 其 他元 素 的 相 對 電 負 性 。 元 素 電 負 性 的 大 小 ， 不 僅 能 說 明 元 素 的 金 屬 性 和 非 金 屬 性 ，而 且 對 討 論 化 學 鍵 的 類 型 ， 元 素 的 氧 化 數 和 分 子 的 極 性 等 都 有密 切 關 系 。 原 子 的 電 負 性 越 大 ， 吸 引 電 子 的 能 力 越 強 。 59 Li Be H B C N O F 1.0 1.5 2.1 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Na Mg Al Si P S Cl 0.9 1

39、.2 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br 0.8 1.0 1.3 1.5 1.6 1.6 1.5 1.8 1.8 1.9 1.9 1.6 1.6 1.8 2.0 2.4 2.8 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 1.9 2.2 2.2 2.2 1.9 1.7 1.7 1.8 1.9 2.1 2.5 Cs Ba La Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb

40、 Bi Po At 0.7 0.9 1.1 1.2 1.3 1.5 1.7 1.9 2.2 2.2 2.2 2.4 1.9 1.8 1.8 1.9 2.0 2.2 Fr Ra Ac Th Ha U Np No 0.7 0.9 1.1 1.3 1.4 1.4 1.4 1.3 60 電 負 性 的 應 用 a. 判 斷 元 素 的 金 屬 性 和 非 金 屬 性b. 判 斷 氧 化 物 的 酸 堿 性c. 判 斷 化 學 鍵 的 性 質 和 鍵 的 極 性規(guī) 律 ： 電 負 性 最 小 為 0.7（ Cs、 Fr） ； 最 大 為 4.0（ F） 。 元 素 的 電 負 性 越 大 ， 非 金 屬

41、 性 越 強 。 電 負 性 小 于 2.0的 元 素 一 般 是 金 屬 元 素 。 61 2 共 價 鍵2.1 價 鍵 理 論 1. 共 價 鍵 的 形 成共 價 鍵 ： 通 過 共 用 電 子 對 所 形 成 的 化 學 鍵 。 鍵 和 鍵非 極 性 鍵 和 極 性 鍵 （ 由 元 素 的 電 負 性 來 判 別 ） 如電 子 對 不 是 平 均 共 有 而 偏 向 于 某 一 原 子 時 ， 即 成為 極 性 共 價 鍵 (或 簡 稱 極 性 鍵 )。 極 性 鍵 因 其 電 子對 偏 向 的 程 度 不 同 又 可 分 為 強 極 性 鍵 和 弱 極 性 鍵 。 配 位 共 價 鍵

42、62 2.2 價 鍵 理 論 基 本 要 點1 組 成 分 子 的 兩 原 子 必 須 具 有 單 電 子 ， 而 且 參 與 成鍵 的 單 電 子 的 自 旋 方 向 相 反 。 滿 足 上 述 條 件 的 兩 原 子 相 互 靠 近 時 ， 兩 原 子 才能 共 享 這 對 電 子 ， 才 能 偶 合 配 對 形 成 穩(wěn) 定 的 共 價 鍵 。如 氦 原 子 無 單 電 子 ， 因 而 兩 個 氦 原 子 之 間 不 可 能 形成 共 價 鍵 。 若 原 子 具 有 兩 個 或 兩 個 以 上 單 電 子 則 可形 成 兩 個 或 兩 個 以 上 共 價 鍵 。 如 N2分 子 就 是 兩

43、 個 氮原 子 共 享 了 三 對 電 子 ， 以 三 重 鍵 結 合 而 成 。2 最 大 重 疊 原 理共 價 鍵 的 形 成 是 原 子 軌 道 疊 加 的 結 果 ， 原 子 軌 道 重疊 越 多 ， 形 成 的 鍵 越 牢 固 。 63 H1s F 2p 2p2p F FF2H2HF 電 子 云 重 疊 示 意 圖 64HCl 1s3px 重 疊 越 大 ， 形 成 的 鍵 越 牢 固 共 價 鍵 具 有 方 向 性 。H2 1s1s 飽 和 性 指 每 種 元 素 的 原 子 能 提 供 用 于 形 成 共 價 鍵 的 軌道 數 是 一 定 的 。 因 為 每 個 原 子 所 能

44、提 供 的 未 成 對 電 子 數 是 一 定 的 ，一 個 原 子 的 一 個 未 成 對 電 子 與 其 他 原 子 的 未 成 對 電 子 配 對 后 ， 就 不能 再 與 其 它 電 子 配 對 。 方 向 性 除 s軌 道 是 球 形 的 以 外 ， 其 它 原 子 軌 道 都 有 其 固定 的 延 展 方 向 ， 所 以 共 價 鍵 在 形 成 時 ， 軌 道 重 疊 也 有 固 定 的 方 向 ，共 價 鍵 也 有 它 的 方 向 性 ， 共 價 鍵 的 方 向 決 定 著 分 子 的 構 形 。 在 單 質 分 子 或 大 多 數 的 有 機 化 合 物 分 子 中 ， 原 子

45、 就 是 以 共 價 鍵相 結 合 的 。 性 質 ： 熔 點 高 、 質 硬 脆 、 導 電 能 力 差 。 65 飽 和 性 和 方 向 性 。2.3 共 價 鍵 的 特 征 66 2.4 共 價 鍵 的 類 型a: 鍵 兩 原 子 軌 道 沿 鍵 軸 方 向 進 行 同 號 重 疊 所 形成 的 鍵 。 根 據 軌 道 重 疊 的 方 向 方 式 及重 疊 部 分 的 對 稱 性 劃 分 為 不同 的 類 型 頭 對 頭 兩 原 子 間 若 只 形 成 一 個 共 價 鍵 ， 一 定 是 鍵 ； 67 s s pxs pxpx 軌 道 重 疊 電 子 云 分 布 68電 子 云 分 布

46、b: 鍵 兩 原 子 軌 道 沿 鍵 軸 方 向 在 鍵 軸 兩 側 平 行 同 號 重 疊 所 形成 的 鍵 肩 并 肩zpz pz xpy py x軌 道 重 疊 兩 原 子 間 若 形 成 多 個 共 價 鍵 ， 其 中 一 個 是 鍵 ， 其 余 為 鍵 。 如 N2、 CH2 CH2、 CH CH； 69 配 位 鍵 ： 由 一 個 原 子 提 供 空 軌 道 ， 另 一 個 原 子 提 供 孤 對 電 子 所 形 成 的 化 學 鍵 。 用 箭 頭 “ ” 表 示 。C原 子 ： 2s22px12py12pz0 O原 子 ： 2s22px12py12pz22.5配 位 鍵如 ： C

47、O 配 位 鍵 是 一 種 特 殊 的 共 價 鍵 。 當 兩 原 子 間 形 成共 價 鍵 所 需 要 的 共 用 電 子 對 ， 是 由 其 中 一 個 原 子 單 獨供 給 時 ， 這 種 化 學 鍵 稱 之 為 配 位 鍵 。 這 主 要 是 因 為 供出 電 子 的 原 子 最 外 層 有 孤 對 電 子 而 接 受 電 子 的 原 子 又恰 有 空 軌 道 的 緣 故 。 要 點 ： 中 心 原 （ 離 ） 子 與 配 位 原 子 之 間 是 配 位 鍵 ，中 心 原 （ 離 ） 子 提 供 空 軌 道 ， 配 位 原 子 提 供 孤 對 電 子 ；中 心 原 （ 離 ） 子 與

48、配 位 原 子 成 鍵 之 前 先 進 行 軌 道 雜 化 。 70 71 0)Ag(NH 23 直 線 形)Ag(NH 23 NH3 NH34d 5s 5pAg 4d 5s 5psp雜 化 Ag(47) : Kr4d10 5s1 72 1、 雜 化 軌 道 理 論 從 電 子 具 有 波 動 性 、 波 可 以 疊 加 的 觀 點出 發(fā) ， 認 為 一 個 原 子 和 其 他 原 子 形 成 分 子 時 ， 中 心 原 子 所 用 的原 子 軌 道 （ 即 波 函 數 ） 不 是 原 來 純 粹 的 s軌 道 或 p軌 道 、 d軌 道 ，而 是 若 干 不 同 類 型 、 能 量 相 近

49、的 原 子 軌 道 經 疊 加 混 雜 、 重 新 分配 軌 道 的 能 量 和 調 整 空 間 伸 展 方 向 ， 組 成 了 同 等 數 目 的 能 量 完全 相 同 的 新 的 原 子 軌 道 雜 化 軌 道 。 這 一 過 程 稱 為 原 子 軌 道的 雜 化 。 2、 雜 化 的 過 程 ： 在 形 成 分 子 時 ， 通 常 存 在 激 發(fā) 、 雜 化 和軌 道 重 疊 的 過 程 。 3、 要 點 ： 雜 化 軌 道 也 是 原 子 軌 道 ； 雜 化 軌 道 數 =參 加 雜 化 的 原 子 軌 道 數 ； 雜 化 軌 道 的 形 狀 和 方 向 取 決 于 中 心 原 子 的

50、 雜 化 類 型 。 4、 s、 p、 d雜 化 軌 道 的 類 型 sp雜 化 1個 s軌 道 與 1個 p軌 道 雜 化 ， 組 成 2個 等 同 的 sp雜化 軌 道 ， 每 個 sp雜 化 軌 道 中 含 的 s和 p。 兩 個 sp雜 化 軌 道的 夾 角 為 1800， 形 成 的 分 子 為 直 線 型 ， 如 BeCl2、 乙 炔 等 。sp雜 化 可 稱 為 直 線 型 雜 化 。 sp2雜 化 1個 s軌 道 與 2個 p軌 道 雜 化 ， 組 成 3個 等 同 的 sp2雜化 軌 道 ， 每 個 sp2雜 化 軌 道 中 含 1/3的 s和 2/3的 p。 3個 sp2雜

51、化 軌 道 的 夾 角 為 1200， 形 成 的 分 子 為 平 面 三 角 形 ， 如 BF3、BCl3等 ， sp2雜 化 可 稱 為 平 面 型 雜 化 。 sp 3雜 化 1個 s軌 道 與 3個 p軌 道 雜 化 ， 組 成 4個 等 同 的 sp3雜化 軌 道 ， 每 個 sp3雜 化 軌 道 中 含 1/4的 s和 3/4的 p。 4個 sp3雜化 軌 道 的 夾 角 為 109.50， 形 成 的 分 子 為 正 四 面 體 ， 如 CH4、SiH4 等 ， sp3雜 化 可 稱 為 立 體 型 雜 化 。 d2sp3雜 化 、 sp3d2雜 化 dsp2雜 化 sp3d雜

52、化 73 12 12 基 態(tài) Be原 子 的 外 層 電 子 構 型 為 2s2， 無 未 成 對 電 子 ， 似 乎 不能 再 形 成 共 價 鍵 ， 但 Be的 一 個 2s電 子 可 以 激 發(fā) 進 入 2p軌 道 ， 取sp雜 化 形 成 二 個 等 價 的 sp雜 化 軌 道 ， 分 別 與 Cl的 3p軌 道 沿 鍵 軸方 向 重 疊 ， 生 成 二 個 (sp-p) 鍵 。 故 BeCl2分 子 呈 直 線 型 。 BeCl2分 子 形 成 的 整 個 雜 化 過 程 可 示 意 如 下 ： 74 激 發(fā) 雜 化 sp雜 化 軌 道2 個 電 子 能 量 相 等2s 2p1個 2

53、s電 子 激 發(fā) 到 2p軌 道4 個 電 子 能 量 相 等與 2個 Cl原 子 的 3p電 子 結 合 sp-p重 疊 成 鍵 2s 2p基 態(tài) Be原 子 2p2p 激 發(fā) 雜 化 sp2雜 化 軌 道2 個 電 子 能 量 相 等2s 2p1個 2s電 子 激 發(fā) 到 2p軌 道4 個 電 子 能 量 相 等與 3個 F原 子 的 2p電 子 結 合 sp2-p重 疊 成 鍵 2s 2p基 態(tài) B原 子 2p 75 76 激 發(fā) 雜 化 sp3 雜 化 軌 道4 個 電 子 能 量 相 等 2s 2p基 態(tài) C原 子 2s 2p 1 個 2 s電 子 激 發(fā) 到 2 p軌 道4 個 電 子 能 量 相 等與 4 個 H原 子 的 1 s電 子 結 合 sp3 -s重 疊 成 鍵CH4分 子 形 成 的 整 個 雜 化 過 程 可 示 意 如 下 ： 77 雜化類型雜化軌道夾角（） 空間取向 sp 180 直線型 sp2 120 平面正三角形 sp3 109.5 正四面體 sp3d (dsp3) 90 /120三角雙錐 sp 3d2(d2sp3) 90正八面體