化学-物质结构

物质结构 无机及分析化学，包含核外电子运动状态、电子层结构和元素周期系、 分子间作用力和氢键等内容。

物质结构

• I. 核外电子运动状态
  • 原子核外电子的运动
    • 1. 电子云：得加起来的图像就像在院子和外笼罩着一团由电子形成的云雾（表示了电子在核外空间各区域出现的概率大小，视电子在核外空间分布的具体图像）
  • 核外电子运动的描述
    • 1. 主电子数n--电子层（描述电子所属电子层）影响能量的主要因素
    • 2. 角量子数l--电子亚层和电子云形状（描述电子云形状的参数）影响能量次要因素
    • 3. 磁量子数m--电子云伸展方向（描述电子云在空间的伸展方向的参数）
    • 4. 自旋量子数ms--电子的自旋（自选方向的参数）
  • 基态原子中电子分布原则
    • 1.泡利不相容原理：同一原子中不可能有运动状态完全相同的2个电子同时存在
    • 2.能量最低原理：中心越低越稳定，自然界里的一切物质总是尽可能处于能量最低状态
    • 3.洪特原则：在同一电子层的同一亚层的各个轨道上，电子排布总是尽先占据不同的轨道，而且自旋方向。
      • 全充满，半充满，全空时具额外的稳定性
  • 多电子原子轨道的能级
    • 1. 鲍林的近似能级图规则：1.s,p不变，d升1，f升2; 2.有d轨道时———ns(n-1)dnp; 有f轨道时———ns(n-2)f(n-1)dnp.
    • 2. E1s＜E2s<E3s...
    • 3. E2s<E2p
• II. 电子层结构和元素周期系
  • 元素周期系与电子层结构的关系
    • 1.周期
      • 一个能级组即构成一个周期，都是以ns^1开始，到ns^2np^6电子结构结束
      • 某元素所在的周期数（序号）就是最后以电子填充的能级组序号，也等于该元素的电子层数
    • 2.族
      • A族：内层具有全满的特点，最后一个电子填入ns或np轨道
      • B族：最后一个电子填入次外层（n-1)d或（n-2)f的元素为B族或Ⅷ族
        • ⅢB--ⅦB族元素，价电子总数等于族数 eg: 25Mn ［Ar］3p^5 4s^2 ⅦB族
        • ⅠB，ⅡB由于（n-1)d亚层已满，所以最外层上的电子数等于其族数 eg: 29Cu［Ar］3d^10 4s^1 ⅠB族
        • Ⅷ元素（n-1)d+ns电子数等于8,9,10 eg: 26Fe 27Co 28Ni
      • 0族：最外层具有8电子构型
    • 3.区
  • 元素性质的周期
    • 原子半径：大→小 ↓ 大
    • 电负性：大 ↓ 小→大 （过渡元素除外）
• III. 分子间作用力和氢键
  • 分子的极性
    • 非极性分子： 正电荷中心和负电荷中心重合
      • 偶极矩为零的分子非极性分子
      • 化学键是非极性键：H2,N2等
      • 化学键是极性键，分子的空间结构对称：CO2(直线型）CH4(正四面体型）
    • 极性分子： 正电荷中心和负电荷中心不重合
      • 键有极性+分子非对称
  • 分子的作用力
    • 取向力：极性分子之间通过取向产生的分子间作用力
    • 诱导力：极性分子的永久偶极与非极性分子所产生的诱导偶极之间的作用力
    • 色散力：分子间由瞬间偶极所产生的作用力
    • 非极——色散 极与非极——诱导，色散 极与极——取向，诱导，色散
  • 氢键
    • 形成--氢原子与另一个原子产生静电吸引作用形成
    • 特点--有方向性，饱和性；键能比化学键弱比范德华力强
    • 分类--分子间氢键（异分子间），分子内氢键（同分子间)
    • 对物质某性质的影响
      • 熔沸点（生煎，地雷）
        • 生成分子间氢键--熔沸点升高
        • 生成分子内氢键--熔沸点降低
      • 物质溶解度
        • 利于物质溶解
• IV. 共价键理论
  • 共价键理论
    • 1. 现代价键理论（自选相反的单电子相互接近时，轨道彼此重叠，使核间电子云密度 较大，体系能量低，形成稳定的共价键）
    • 2. 共价键特征
      • 具方向性
      • 具饱和性
    • 3. 共价键类型
      • σ 键
        • 那能量越大，稳定性越高
        • 原子轨道重叠部分沿键轴呈圆柱对称，可任意旋转
      • π 键
        • 稳定性： σ键 ＞π键
        • 重叠部分呈镜面对称，不能绕轴旋转
    • 4. 共价键的参数
      • 键能（越大越稳定）
      • 键长（越短越稳定）
      • 键角（表分子几何构性的参数）
      • 键的极性（成键原子的电负性差越大，键的极性越大）
  • 杂化轨道理论
    • sp^3 杂化，109°28′ ,eg:CH4
    • sp^2 杂化，120°，eg:BF3
    • sp 杂化，180°,eg:BeCl2