结构化学总复习

上一内容下一内容结束放映结构化学复习第一章量子力学基础知识第二章原子的结构和性质第三章共价键和双原子分子的结构化学第四章分子的对称性第五章多原子分子的结构和性质第六章配位化合物的结构和性质上一内容下一内容结束放映第一章量子力学基础知识1.1微观粒子的运动特征1.2量子力学基本假设1.3箱中粒子的薛定谔方程及其解本章要求：①微观粒子的运动特征（波粒二象性、测不准原理、能量量子化）；②物质波的物理意义；③量子力学五条基本假设（判断是否是品优波函数、判断线性算符、判断厄米算符，会计算波函数的归一化系数）；④判断本征函数求本征值；⑤一维势箱：会解一维势箱的薛定谔方程、会计算一维势箱波函数的位置或动量的平均值，一维势箱的能级公式。上一内容下一内容结束放映第一章量子力学基础知识1.1微观粒子的运动特征波粒二象性h/hp测不准原理4hpxx4hEt1.2量子力学基本假设波函数：连续、单值、有限、平方可积几率密度与|(x,y,z,t)|2成正比物理量和算符：线性厄密算符（位置、动量的分量、能量的算符）本证态、本证值和Schrödinger方程波函数的正交归一性态叠加原理泡里（Pauli）不相容原理能量量子化力学量的平均值：ddˆ**AA上一内容下一内容结束放映第一章量子力学基础知识1.3箱中粒子的薛定谔方程及其解22222dHTV022dmmx222d()2E()0dxmxx2()sinnnxxll2228nnhEml一维势箱三维势箱8(,,)sinsinsinxyzyxznnnnnnxyzxyzabcabc2222222()8yxznnnhEmabc立方势箱的间并性上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.1单电子原子的Schrödinger方程及其解2.2量子数的物理意义2.3波函数和电子云的图形2.4多电子原子的结构2.5元素周期表与元素周期性质2.6原子光谱本章要求：①会写原子的哈密顿算符（原子单位）②会解F方程，了解主量子n，角量子数l，磁量子数m的物理含义及取值范围；单电子原子的能级公式。③屏蔽常数的计算，电离能的计算；④掌握角动量耦合规则，会推求原子光谱项，会推求基谱项。上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.1单电子原子的Schrödinger方程及其解只要求F方程的解222d0dmF1()2immeF0,1,2mcos1cosmmFsin1()sinmmF单电子原子的波函数同时是的本征函数zMMHˆ,ˆ,ˆ222ˆ13.6eVnlmnnlmnZHEEn22ˆ(1)nlmnlmMllˆznlmnlmMm上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.2量子数的物理意义1.主量子数n的物理意义a决定体系的能量102(21)nlgnl(1)nld对应不同的壳层：n=1,2,3,4…2242222013.eV86enmeZEhnZnc与径向分布函数的节点数有关;b决定单电子体系状态的简并度;KLMN…上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.2量子数的物理意义2.角量子数l的物理意义a决定体系轨道角动量与轨道磁矩的大小;d对应不同亚层l=0，1，2，3c在多电子体系中，l与能量有关；b决定轨道的形状，且与节点数有关；径向节面数为n-l-1；角向节面数为l;spdf,0,1,(1)2,,1Mllln(1)2eeleMml上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.2量子数的物理意义3.量子数m的物理意义a决定角动量及磁矩在磁场方向的分量；b决定轨道在空间的伸展方向；zMm0,1,2mlezm上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.3波函数和电子云的图形(,,)()(,)nlmnllmrRrY22()()nlnlDrrRr径向波函数：有正负，节点数n-l-1角度波函数：有正负，节面数l径向分布：表示在半径r至r+dr球壳电子出现的相对大小上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.3波函数和电子云的图形(,,)()(,)nlmnllmrRrY22()()nlnlDrrRr径向波函数：有正负，节点数n-l-1角度波函数：有正负，节面数l径向分布：表示在半径r至r+dr球壳电子出现的相对大小上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.4多电子原子的结构Hamilton算符211111H2NNNiiiiijiijZrr忽略电子间的相互作用，或采用平均场方法得到单电子波函数。为了满足交换任意两个电子波函数反号，总波函数要用Slater行列式。单电子波函数的能量2222()(*)()13.6eV13.6eViZZEinn上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.4多电子原子的结构基态原子核外电子排布1Pauli不相容原理；2能量最低原理；3Hund规则：在能级简并的轨道上，电子尽可能自旋平行地分占不同的轨道；全充满、半充满、全空的状态比较稳定，因为这时电子云分布近于球形。上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.6原子光谱角动量耦合规则：1j与2j耦合的得到的总角动量原子角动量耦合方案：对于重原子（轨道—自旋耦合作用大于电子间的静电作用），常采用j-j耦合方案。对轻原子（电子间的静电作用大于轨道—自旋耦合作用），常采用L-S耦合方案，称为罗素-桑德斯（Russell-sauders）耦合（掌握）。121212,1,,jjjjjj上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.6原子光谱原子光谱项记作2S+1L,光谱支项记作2S+1LJ,其中L以大写字母标记:L=012345……SPDFGH……（1）不等价电子的光谱项L=l1+l2,l1+l2-1,l1+l2-2,……,|l1-l2|l1l2S=s1+s2,|s1-s2|=1,0s1s2J=L+S,L+S-1,L+S-2,……,|L-S|上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.6原子光谱（2）等价电子的光谱项:受pauli原理的限制，等价组态微观状态数大大减少a按右图所示,分别写出两个等价电子的l和ml值..1l1l101lm10-1e每个折线形框中的最大值就是谱项的L，所在区的个数就决定了自旋多重度2S+1.d在两个区中，按下页色块所示，划分折线形框.c在主对角线之下画一条线（让主对角元位于线的右上方），线的右上区为单重态区，左下区为三重态区.B在行、列交叉点上对两个ml值求和，构成ML表21010-10-1-2上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.6原子光谱原子光谱项对应的能级可以用Hund(洪特)规则来确定:Hund第一规则：同一组态中，S最大的光谱项（多重度最高）能级最低；S值相同时，L值最大者，能级最低。Hund第二规则：L及S值相同时，电子数少于或等于半充满时，J越小，能级越低，若电子数多半充满时，J越大，能级越低。Hund规则适用范围是：(1)由基组态而不是激发组态求出的谱项；(2)只用于挑选出基谱项，而不为其余谱项排序！上一内容下一内容结束放映第二章原子的结构和性质2.6原子光谱(1)在不违反Pauli原理前提下，将电子填入轨道，首先使每个电子ms尽可能大，其次使ml也尽可能大；(2)求出所有电子的ms之和作为S，ml之和作为L；(3)对少于半充满者，取J=L-S；对多于半充满者，取J=L+S.210-1-21,1SmSL-S=23,=3LmLd23F2推求基谱项的简便方法上一内容下一内容结束放映第三章共价键和双原子分子的结构化学本章要求：①理解变分原理的内容及求解过程；②理解分子轨道理论的基本思想；③会写出同核双原子分子的电子组态；④根据转动光谱和振动光谱进行计算。上一内容下一内容结束放映第三章共价键和双原子分子的结构化学3.2氢分子离子的结构和共价键的本质22ˆ2abeeeHmrrRHamilton算符线性变分法：11221niinnicccc变分法：0HdEEd=(x,y,z,c1,c2,…,cn)久期方程组：1()01,2,,njijijjcHESin上一内容下一内容结束放映第三章共价键和双原子分子的结构化学3.2氢分子离子的结构和共价键的本质久期行列式：1111121211212122222211220nnnnnnnnnnnnHESHESHESHESHESHESHESHESHES线性变分法：原子轨道线性组合：分子轨道理论（LCMO）电子配对后的线性组合：价键理论（VB）电子的线性组合：Huckel轨道理论上一内容下一内容结束放映第三章共价键和双原子分子的结构化学3.2氢分子离子的结构和共价键的本质各种积分的名称：1.库仑积分Haa（coulombintegral），又称为a积HaaaaHda2.交换积分Hab(exchange,integrat)，又称共振积分或键积分或β积分HabbaabHHd3.重叠积分Sab（overlapintegral）ababSd上一内容下一内容结束放映第三章共价键和双原子分子的结构化学3.3分子轨道理论和双原子分子的结构Hamilton算符n2ii=111H2mnaabaiijabaiijabZZZrrR成键三原则对称性一致原则能量相近原则最大重叠原则上一内容下一内容结束放映第三章共价键和双原子分子的结构化学3.3分子轨道理论和双原子分子的结构分子轨道的分类和分布特点1.σ轨道和σ键轨道的分布是圆柱对称的，任意转动键轴，分子轨道的符号和大小都不变，这样的轨道称为σ轨道。2.π轨道和π键凡是通过键轴有一个节面的轨道都称为π轨道，在π轨道上的电子称为π电子，由成键π电子构成的共价键叫做π键。3.δ轨道和δ键通过键轴有两个节面的分子轨道称为δ轨道。若以z轴为键轴：1.σ轨道和σ键由2,,zzspd相互形成2.π轨道和π键由,;,xxzyxypdpd相互组成3.δ轨道和δ键由22;xyxydd相互组成上一内容下一内容结束放映第三章共价键和双原子分子的结构化学3.3分子轨道理论和双原子分子的结构同核双原子分子的结构11,11,2sss+*11,11,2sss+22,12,2sss++*22,12,2sss22,12,2zzppp+*22,12,2zzppp+22,12,2xxppp+22,12,2yyppp*22,12,2xxppp+*22,12,2yyppp上一内容下一内容结束放映第三章共价键和双原子分子的结构化学3.3分子轨道理论和双原子分子的结构同核双原子分子的结构xyzppp222g1u1zyxppp222g1u3s1s1g1g3u1u1s2u2g2s2N之前g1u1g2u21s1s2s2s2Px2Py2Pzu1g1u32Pz2Py2Pxu1g1g3O之后上一内容下一内容结束放映第三章共价键和双原子分子的结构化学3.3分子轨道理论和双原子分子的结构成键轨道和反键轨道失去成键轨道的电子得到电子填入反键轨道键长增加，稳定性降低同核双原子分子轨道关于对称中心的对称性成键的，d轨道反键的轨道中心对称g反键的，d轨道成键的轨道中心反对称u键级=成键电子数-反键电子数上一内容下一内容结束放映第三章共价键和双原子分子的