无机化学14章总结.docx
- 文档编号:3159193
- 上传时间:2022-11-18
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:235.87KB
无机化学14章总结.docx
《无机化学14章总结.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《无机化学14章总结.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
无机化学14章总结
第1章原子结构元素周期表
●波粒二象性
●Plank公式:
E=hν【光的能量(E)频率(ν)普朗克常量(h)=6.626×10-34J·s】
●能量量子化:
物体只能按hν的整数倍(如1,2,3等)一份一份地吸收或释出光能
●光电效应:
对某一特定金属而言,不是任何频率的光都能使其发射光电子。
每种金属都有一个特征的最小频率(叫临界频率),低于这一频率的光线不论其强度多大和照射时间多长,都不能导致光电效应。
光的强弱只表明光子的多少,而与每个光子的能量无关。
●微粒的波动性
德布罗依关系式(求运动粒子的波长):
λ=h/p=h/mv 【λ:
波长υ:
频率v:
光速 m:
质量】
应用Ni晶体进行电子衍射实验,证实电子具有波动性
宏观物体的波长极短以致无法测量,波长难以察觉,主要表现为粒子性,服从经典力学的运动规律
●氢原子结构的量子力学模型:
波尔模型
为波数的符号,它定义为波长的倒数,单位常用cm-1;
R为里德伯常量,实验确定为1.09737×105cm-1;
n2大于n1,二者都是不大的正整数
跃迁:
ΔE=E2-E1=hν
波尔理论的不足之处:
不能解释氢原子光谱的精细结构;不能解释氢原子光谱在磁场中的分裂;不能解释多电子原子的光谱
●海森堡的测不准原理:
Δx·Δp≥h/(4π)
●直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,θ,φ)的转换
r:
径向坐标,决定了球面的大小。
θ:
角坐标,由z轴沿球面延伸至r的弧线所表示的角度。
φ:
角坐标,由r沿球面平行xy面延伸至xz面的弧线所表示的角度。
波函数=薛定锷方程的合理解=原子轨道
薛定锷方程:
★解得的ψ不是具体的数值,而是包括三个常数(n,l,m)和三个变量(r,θ,φ)的函数式Ψn,l,m(r,θ,φ);
★数学上可以解得许多个Ψn,l,m(r,θ,φ),但其物理意义并非都合理;
★为得到合理解,三个常数项只能按一定规则取值,很自然地得到前三个量子数。
★有合理解的函数式叫做波函数(Wavefunctions),它们以n,l,m的合理取值为前提
●描述电子运动状态的四个量子数
主量子数n:
确定电子出现几率最大处离核的距离1 2 3 4 5……..
KLMNO……..
角量子数l:
与角动量有关,对于多电子原子,l也与E有关
l的取值0,1,2,3……n-1(亚层)
s,p,d,f…...
l决定了ψ的角度函数的形状
电子的轨道角动量L只能等于h/(2π)的整数倍:
【m和v分别代表电子的质量和速度,r为轨道半径】
磁量子数m:
m可取0,±1,±2……±l;值决定了ψ角度函数的空间取向;m值相同的轨道互为等价轨道
自旋量子数ms:
ms取值+1/2和-1/2,分别用↑和↓表示
相反自旋的一对电子,磁场相互抵消
●多电子原子轨道的能级
1、鲍林近似能级图(运用建造原理写出基态原子的电子组态)
n值相同时,轨道能级由l值决定:
E(4s) 这种现象叫能级分裂。 l值相同时,轨道能级只由n值决定: E(1s) n和l都不同时出现更复杂的情况,主量子数小的能级可能高于主量子数大的能级,即能级交错. 鲍林能级图严格意义上只能叫“顺序图”, 顺序是指轨道被填充的顺序或电子填入轨道的顺序。 换一种说法,填充顺序并不总是能代表原子中电子的实际能级! 如: Mn原子(Z=25)最先的18个电子填入n=1和2的9条轨道, 接下来2个电子填入4s轨道,最后5个电子填入顺序图中能级最高的3d轨道。 但如由此得“Mn原子中3d电子的能级高于4s电子”,那就错了。 金属锰与酸反应生成Mn2+,失去的2个电子属于4s而非3d! 2、科顿能级图(不是顺序图) 从Sc开始,第4周期元素的3d轨道能级低于4s。 这说明不但是Mn原子,其余3d过渡金属被氧化时,4s轨道都先于3d轨道失去电子 电子排布顺序: 1s2<2s2<2p6<3s2<3p6<4s2<3d10<4p6<5s2<4d10<5p6<6s2<4f14<5d10<6p6<7s2<5f14<6d10<7p6… ●屏蔽效应: 对一个指定的电子而言,它会受到来自内层电子和同层其它电子负电荷的排斥力,这种球壳状负电荷像一个屏蔽罩,部分阻隔了核对该电子的吸引力 屏蔽参数(减少的数值)σ;核的真实正电荷Z(原子序)降至某一数Z*(有效核电荷).Z*=Z-σ 将原子中的电子分成如下几组: (1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)… 位于被屏蔽电子右边的各组,σ=0;1s轨道上的2个电子间σ=0.30,n>1时,σ=0.35;被屏蔽电子为ns或np时,(n-1)层对它σ=0.85,小于(n-1)的σ=1.00;被屏蔽电子nd或nf时,左边各组σ=1.00 ●穿钻效应: 外部电子进入原子内部空间,受到核的较强的吸引作用 ●基态原子的核外电子排布 构造原理: 最低能量原理【电子总是优先占据可供占据的能量最低的轨道;占满能量较低的轨道后才进入能量较高的轨道】 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p;铬(Z=24)之前的原子严格遵守这一顺序 泡利不相容原理【同一原子中不能存在四个量子数完全相同的电子】最大容量=2n2. 洪德规则电子分布到等价轨道时,总是尽先以相同自旋态分占轨道,即在n和m相同的轨道上分布电子,将尽可得分布在m值不同的轨道上,且自旋相同。 顺磁性: 物体受磁场吸引的性质 含未成对电子的物质在外磁场中显示顺磁性 反磁性: 物体受磁场排斥的性质 不含未成对电子的物质在外磁场中显示反磁性 洪德特例: 当轨道处于全满,半满,全空时原子较稳定 ●元素周期表 七个周期对应于顺序图中的七个能级组。 除第一周期外,各周期均以填充s轨道的元素开始,并以填充p轨道的元素告终 原子的价电子组态: 按价电子组态分为5个区 s区(n-1)s2(n-1)p6ns1-21~2族,即碱金属,碱土金属(主族) d区(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d1-9ns1-23~8族,过渡金属(副族) ds区(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns1-211~12族,铜锌分组) p区(n-1)s2(n-1)p6ns2np1-613~18族(主族) f区(n-2)f1-14(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d0-2ns2镧系,锕系元素 ●原子参数 同周期原子半径的变化趋势: 1.总趋势: 随着原子序数的增大,原子半径自左至右减小;解释: 电子层数不变的情况下,有效核电荷的增大导致核对外层电子的引力增大。 2.相邻元素的减小幅度: 主族元素>过渡元素>内过渡元素;解释: ◆主族元素: 电子逐个填加在最外层,对原来最外层上的电子的屏蔽参数(σ)小,有效核电荷(Z*)迅速增大。 如,由Na(Z=11)至Cl(Z=17),核电荷增加6,最外层3s电子感受到的有效核电荷则增加4.56(由2.51增加至7.07)。 ◆过渡元素: 电子逐个填加在次外层,增加的次外层电子对原来最外层上电子的屏蔽较强,有效核电荷增加较小。 ◆内过渡元素: 电子逐个填加在外数第三层,增加的电子对原来最外层上电子的屏蔽很强,有效核电荷增加甚小。 3.内过渡元素有镧系收缩效应【内部效应: 镧系中相邻元素的半径十分接近,用普通的化学方法将很难分离。 外部效应: 使第5、6两周期的同族过渡元素(如Zr-Hf,Nb-Ta等)性质极为相似,往往导致在自然界共生,而且相互分离不易。 】 ●电离能(失,越大金属性越强) •基态气体原子失去最外层一个电子成为气态+1价离子所需的最小能量叫第一电离能, •再从正离子相继逐个失去电子所需的最小能量则叫第二、第三、…电离能。 •各级电离能符号分别用I1、I2、I3等表示,数值关系为I1<I2<I3…. 同周期总趋势: 自左至右增大,与原子半径减小的趋势一致 同族总趋势: 自上至下减小,与原子半径增大的趋势一致 ●电子亲和能(得,越大非金属性越强) •电子亲和能是指一个气态原子得到一个电子形成负离子时放出或吸收的能量,常以符号A表示。 •像电离能一样,电子亲和能也有第一、第二、…之分 •元素第一电子亲和能的正值表示放出能量,负值表示吸收能量。 例如: O-(g)+e-==O2-(g)A2=-780kJ.mol-1 从左到右,逐渐增大;从上到下,逐渐减小 电子加进电中性原子时通常是吸引力起支配作用,发生放热过程,第一电子亲和能通常为正值。 电子加进阴离子时排斥力起支配作用,发生吸热过程,第二、第三电子亲和能都为负值。 ●电负性(处于化合物中的该元素原子将电子对吸引向自身的能力) 原子吸引电子的趋势相对较强,元素在该化合物中显示电负性;原子吸引电子的趋势相对较弱,元素在该化合物中则显示电正性 例如: 化合物电负性元素电正性元素 ClO2(Cl-O化合物)O(3.44)Cl(3.16) HClCl(3.16)H(2.20) 电负性有不同的标度: 1.Mulliken电负性标度 ;2.Pauling电负性标度(以热化学为基础);Allred-Rochow电负性标度 电负性大的元素通常是那些电子亲和能大的元素(非金属性强的元素),负性小的元素通常是那些电离能小的元素(金属性强的元素)。 电负性与电离能和电子亲和能之间的确存在某种联系,但并不意味着可以混用 ◎电离能和电子亲和能用来讨论离子化合物形成过程中的能量关系,如热化学循环; ◎电负性概念则用于讨论共价化合物的性质,如对共价键极性的讨论 第2章化学键与分子结构 化学键理论可以解释: 1.分子的形成与稳定性; 2.共价键的本质及饱和性; 3.分子的几何构型和共价键的方向性; 4.化学键与分子的物化性质间的关系 ●化学键参数 (一)键能 双原子分子,键能等于键的离解能(D);多原子分子,键能和离解能有区别。 例如: H2O分子中有两个等价的O-H键,但每个O-H键的离解能并不相等 (二)键长 分子中两成键原子核间的平衡距离叫做键长。 两个原子之间所形成的键越短,表示键越强,越牢固 (三)键角 例如: 水分子中两个O-H键间的键角为104.5º。 借此,可以断定水分子的空间构型为角型结构。 分子的键长,键角数据决定了,空间构型也就决定了 (四)键的极性 分子正、负电荷重心重合的共价键叫非极性共价键;分子正、负电荷中心不重合形成的键有极性,叫做极性共价键。 离子特征数和偶极矩表示 ●离子键理论 特点: 1.本质是静电引力(库仑引力) 2.没有方向性和饱和性(库仑引力的性质所决定);3.键的极性与元素的电负性有关 ●晶格能 定义: 1mol的离子晶体解离为自由气态离子时吸收的能量,符号U表示.MX(S)→M+(g)+X-(g) 作用: 用以度量离子键的强度。 晶格类型相同时,U与正、负离子电荷数成正比,与它们之间的距离r0成反比。 晶格能越大,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 无机化学 14 总结