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化学选修三原子结构与性质分子结构与性质晶体结构与性质原子结构原子结构与元素的性质共价键分子的立体结构分子的性质晶体的常识分子晶体与原子晶体金属晶体离子晶体第一章原子的结构与性质第一节原子结构一、开天辟地——原子的诞生1、原子的诞生宇宙大爆炸2小时：大量氢原子、少量氦原子极少量锂原子140亿年后的今天：氢原子占88.6%氦原子为氢原子数1/8其他原子总数不到1%99.7%2、地球中的元素绝大多数为金属元素包括稀有气体在内的非金属仅22种地壳中含量在前五位：O、Si、Al、Fe、Ca3、原子的认识过程古希腊哲学家留基伯和德谟克立特思辨精神原子：源自古希腊语Atom，不可再分的微粒1803年道尔顿（英）原子是微小的不可分割的实心球体1897年，英国科学家汤姆生枣糕模型1911年，英国物理学家卢瑟福电子绕核旋转的原子结构模型1913年，丹麦科学家玻尔行星轨道的原子结构模型1926年，奥地利物理学家薛定谔等以量子力学为基础提出电子云模型原子原子核核外电子质子中子（正电）不显电性（负电）（正电）（不带电）分层排布与物质化学性质密切相关二、能层与能级1、能层电子层能层名称能层符号一二三四五六七KLMNOPQ从K至Q，能层离核越远，能层能量越大每层最多容纳电子的数量：2n22、能级同一个能层中电子的能量相同的电子亚层能级名称：s、p、d、f、g、h……能级符号：ns、np、nd、nf……n代表能层能层:一二三四……KLMN……1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f能级：最多容纳电子的数量s:2p:6d:10f:143、注意问题①能层与能级的关系每一能层的能级从s开始，s,p,d,f……能层中能级的数量不超过能层的序数②能量关系EK﹤EL﹤EM﹤ENEns﹤Enp﹤End﹤EnfEns﹤E(n+1)s﹤E(n+2)s﹤E(n+3)sEnp﹤E(n+1)p﹤E(n+2)p﹤E(n+3)p能层KLMN能级能级电子数能层电子数1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f222266610101422n2818322n22n22n2三、构造原理与电子排布式1、构造原理多电子基态原子的电子按能级交错的形式排布电子排布顺序1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→→5s→4d→5p→→6s→4f→5d→6p……2、电子排布式例：写出Zn的电子排布式Zn为30号元素，电子共30个依据构造原理1s22s22p63s23p64s23d10书写时：1s22s22p63s23p63d104s2写出KCaTiCoGaKrBr的电子排布式①电子排布式Zn：1s22s22p63s23p63d104s2Ar简化Zn：[Ar]3d104s2②简化电子排布式写出KCaTiCoGaKrBr的简化电子排布式价层电子：主族、0族元素最外层副族、Ⅷ族最外层和次外层③特殊规则例：写出Cr和Cu的电子排布式全满规则半满规则四、电子云与原子轨道1、电子云薛定谔等以量子力学为基础处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述小黑点：概率密度单位体积内出现的概率小黑点越密概率密度越大①电子云小黑点不是电子！②电子云轮廓图电子出现的概率约为90%的空间即精简版电子云③电子云轮廓图特点a.形状nd能级的电子云轮廓图：多纺锤形ns能级的电子云轮廓图：球形np能级的电子云轮廓图：双纺锤形b.电子云扩展程度同类电子云能层序数n越大，电子能量越大，活动范围越大电子云越向外扩张2、原子轨道电子在原子核外的一个空间运动状态①定义②原子轨道与能级ns能级ns轨道np能级npx轨道npy轨道npz轨道nd能级ndz2轨道ndx2—y2轨道ndxy轨道ndxz轨道ndyz轨道同一能级中的轨道能量相等，称为简并轨道简并轨道③原子轨道的电子云轮廓图s轨道的电子云轮廓图npx轨道电子云轮廓图npy轨道电子云轮廓图npz轨道电子云轮廓图nd轨道电子云轮廓图五、泡利原理和洪特规则核外电子的基本特征能层能级轨道自旋公转自转大范围小范围磁量子数自旋量子数主量子数角量子数量子化描述1、泡利原理每个轨道最多只能容纳2个电子且它们的自旋方向相反2、洪特规则电子总是优先单独地占据简并轨道且它们的自旋方向相同怎么填填多少3、电子排布图例：写出O原子的电子排布图O原子的电子排布式：1s22s22p41s22s22p4原子结构的表示方法原子结构示意图电子排布式O原子：1s22s22p4电子排布图1s22s22p4O原子六、能量最低原理、基态与激发态、光谱1、能量最低原理能量最低原理：原子电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低基态原子：遵循泡利原理、洪特规则、能量最低原理的原子2、基态原子基态原子吸收能量后，电子发生跃迁变为激发态原子3、光谱①吸收光谱②发射光谱光亮普带上的孤立暗线电子吸收能量跃迁时产生暗背景下的孤立亮线电子释放能量跃迁时产生同种原子的两种光谱是可以互补的第一章原子的结构与性质第二节原子结构与元素性质元素：具有相同核电荷数的一类原子的总称核素：含有一定数目质子和中子的一种原子同位素：质子数相同中子数不同的同一种元素的不同原子核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数质量数A=质子数Z+中子数N一、原子结构与元素周期表1、周期元素周期表的横行①特点同周期元素电子层数相同同周期元素从左至右原子依次序数递增周期序数起始原子序数终止原子序数元素种类短周期一122二3108三11188长周期四193618五375418六558632七87118/11232/26镧系：57～71锕系：89～103第七周期也称为不完全周期②周期的组成2、族元素周期表的纵行族主族：A结尾，ⅠA～ⅦA副族：B结尾，ⅢB～ⅦB，ⅠB，ⅡBⅧ族：0族：主族元素族序数＝原子最外层电子数特点：副族、Ⅷ族通称过渡元素，过渡金属一些族的别名7711163、分区s区p区d区ds区f区按最后填入电子所属能级符号ds区除外ⅠA、ⅡA1、2两列ⅢB～ⅦB、Ⅷ3～7、8～10八列ⅠB、ⅡB11、12两列ⅢA～ⅦA、O13～17、18六列二、元素周期律1、原子半径元素周期律：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化同周期主族元素：从左至右原子半径递减同主族元素：从上至下原子半径递增决定因素层数层数多半径大电子间斥力大核电荷数核电荷数大半径小正负电荷间引力大电子层结构相同的离子原子序数小的半径大！2、电离能①第一电离能气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需最低能量同周期主族元素第一电离能从左至右逐渐升高ⅡA、ⅤA反常！比下一主族的高②逐级电离能利用逐级电离能判断化合价3、电负性原子的价电子键合电子：参与化学键形成孤对电子：未参与化学键形成不同元素的原子对键合电子吸引能力电负性越大，对键合电子吸引能力越大同周期主族元素从左至右电负性逐渐变大同主族元素从上至下电负性逐渐变小①电负性②电负性应用一般而言金属1.8，非金属1.81.8左右的既有金属性，又有非金属性对角线规则：元素周期表中的某些主族元素其某些性质与右下角元素相似4、金属性与非金属性金属性：金属单质的还原性非金属性：非金属单质的氧化性同周期的主族元素从左至右同主族元素从上至下金属性减弱，非金属性增强金属性增强，非金属性减弱最高价氧化物对应水化物——最高价氢氧化物碱性强弱最高价氢氧化物碱性越强，金属性越强金属性强弱的判断依据跟水（酸）反应置换出氢的难易程度越容易发生，金属性越强金属活动性顺序普通原电池正负极单质与盐溶液的置换反应气态氢化物的稳定性越稳定，非金属性越强非金属性强弱的判断依据最高价氧化物对应水化物——最高价含氧酸酸性强弱酸性越强，非金属性越强跟氢气化合生成气态氢化物的难易程度越易反应，非金属性越强5、化合价同周期的主族元素从左至右化合价由＋1→＋7，－4→0递增主族元素族序数＝最高正价＝价电子数非金属最低负化合价＝主族元素族序数—8F、O第二章分子的结构与性质第一节共价键一、共价键1、化学键及其分类相邻原子或离子之间强烈的相互作用按成键方式分为：金属键共价键离子键金属晶体分子晶体离子晶体共用电子对（两单个电子形成一对电子）2、共价键共价键：分子内原子间通过共用电子对形成的相互作用作用本质：分子内原子之间发生：于绝大多数物质中酸、碱、盐、非金属氧化物氢化物、有机物、非金属单质存在：3、共价键分类按共用电子对的偏移极性共价键非极性共价键不同原子成键同种原子成键按成键方式σ键π键按电子云重叠方式4、σ键两个原子轨道沿键轴方向以“头碰头”的方式重叠定义：HHHHHHHClClH①类型②特点s-sσ键s-pσ键p-pσ键HHHHClH例：H2例：HCl例：Cl2可绕键轴旋转重叠程度大，稳定性高头碰头轴对称5、π键两个原子轨道以平行即“肩并肩”方式重叠定义：①类型②特点d-pπ键p-pπ键例：金属配合物不能旋转重叠程度较小，稳定性较差肩并肩镜面对称例：CH2=CH2键型项目σ键π键成键方向电子云形状牢固程度成键判断规律沿轴方向“头碰头”平行方向“肩并肩”轴对称镜像对称强度大，不易断强度较小，易断单键是σ键，双键中一个σ键，另一个是π键，共价三键中一个是σ键，另两个为π键。共价键特征饱和性共价键类型（按电子云重叠方式分）σ键π键s-ss-pp-p方向性p-pd-p头碰头轴对称肩并肩镜面对称二、键参数——键能、键长与键角1、键能失去电子吸引电子断键成键吸收能量释放能量气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量①定义：②单位：kJ·mol-1释放能量，取正值键能越大，键越牢固，分子越稳定③意义：观察表2-1某些共价键的键能④结论：同种元素形成的共价键的键能：单键双键叁键σ键键能π键键能2、键长形成共价键的两个原子间的核间距①定义：共价半径：同种原子的共价键键长的一半稀有气体为单原子分子，无共价半径②意义：键长越短，键能越大，分子越稳定观察表2-2某些共价键的键能③结论：同种元素间形成的共价键的键长：单键双键叁键3、键角①定义：两个共价键之间的夹角CH4CCl4109°28′NH3107°18′H2O105°CO2180°②常见键角：共价键的方向性键能键长键角衡量共价键的稳定性描述分子的立体结构三、等电子原理1、定义：注意：有时将原子总数、价电子总数相同的离子也认为是等电子体原子总数相同、价电子总数相同的分子2、特点：具有相似的化学键特征许多性质是相近的3、常见等电子微粒：10e—、18e—第二章分子的结构与性质第二节分子的立体结构一、形形色色的分子1、三原子分子的空间结构2、四原子分子的空间结构3、五原子分子的空间结构①直线型：②V型：CO2、HCNH2O、SO2①平面三角型：②三角锥型：SO3、HCHONH3①四面体：CCl4、CH4②其它等二、价层电子对互斥（VSEPR）理论（ValenceShellElectronPairRepulsion）共价分子中，中心原子周围电子对排布的几何构型主要取决于中心原子的价层电子对的数目。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能的远，此时电子对之间的斥力最小，整个分子最稳定。1、理论要点价层电子对包括成键的σ电子对和孤电子对不包括成键的π电子对！2、价层电子对数计算①确定中心原子价层电子对数目价电子数出现奇数时，单电子当作电子对看待价层电子对数＝(中心原子价电子数＋结合原子数)/2＝配位原子数＋孤电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数O、S为结合原子时，按“0”计算N为结合原子时，按“-1”计算离子计算价电子对数目时，阴离子加上所带电荷数，阳离子减去所带电荷数孤电子对数＝价层电子对数—结合原子数化学式价层电子对数结合的原子数孤对电子对数HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+SO42－012010002223344404234344444化学式价层电子对数结合的原子数孤对电子对数H2OSO3NH3CO2SF4SF6PCl5PCl3CH4201010012332465304434256544②确定价层电子对构型价层电子对数目23456价层电子对构型直线平面三角型正四面体三角双锥正八面体注意：孤对电