原子与分子的结构

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原子与分子的结构

• 原子结构
  • 原子结构理论发展
    • 汤姆逊阴极射线实验
    • 卢瑟福α散射实验
    • 波尔理论
      • 在符合一定条件的轨道上运动
      • 尽可能处在离核最近的轨道
      • 发光的频率决定于轨道的能量差·
  • 薛定谔方程和与波函数
    • 薛定谔方程
      • • 四个量子数（求解方程）
    • 波函数
      • 定义
        • 薛定谔方程的解
      • 符号
        • ψ
      • 空间图像
        • 径向分布
          • • D（r）为单位厚度球壳内电子出现概率
          • 特点
            • 最大峰个数=n-l（即主量子数-角量子数）
            • n相同的轨道，都有一个半径相似的几率最大的主峰
        • 角度分布
          • 原子轨道角度分布图（胖）
          • 电子云角度分布图（瘦）
      • 概率密度
        • 定义
          • 波函数的平方
        • 表示方法
          • 电子云
          • 等概率密度面图
          • 界面图
  • 多电子原子的能级
    • 鲍林能级图
      • 能级交错
        • 屏蔽作用
          • 能量变高
        • 钻穿作用
          • 能量变低
    • 电子排布原则
      • 核外电子运动特征
        • 波粒二象性
        • 测不准原理
      • 核外电子排布
        • 能量最低原理
        • 泡利不相容原理
          • 同一原子中不存在四个量子数完全相同的电子
        • 洪特规则
          • 电子总是以自旋相同的方式分占能量相同的轨道
        • 与周期系的关系
          • 电子层所能容纳的最多电子数：2n^2。 亚层所能容纳的最多电子数： s-2,p-6,d-10,f-14
          • 元素在周期表中位置： 周期(最大n)和族
          • 元素在周期表中的分区
          • 周期性
            • 半径
            • 非金属性
            • 电离能/电负性/电子亲合能
• 分子间作用
  • 分子极性
    • 共价键极性
      • 电负性不同时共用电子偏移
    • 分子极性
      • 正电荷中心与负电荷中心不重合
      • 偶极矩
        • 符号：μ
        • μ=qd
        • 分类
          • 极性分子
            • 固有偶极
          • 非极性分子
            • 诱导偶极
            • 瞬时偶极
    • 影响因素
      • 化学键的极性
      • 整个分子的空间构型
        • 对称
        • 非对称
  • 分子间作用力
    • 特点
      • 一般无方向性和饱和性（氢键例外）
      • 对分子物理性质有较大影响
        • 分子间作用力越强，沸点和熔点越高
        • 分子溶解度遵循相似相溶原则
    • 类型
      • 氢键
        • 分类
          • 分子内氢键
            • 物质熔沸点
            • 体系的优势构象
            • 酸性强弱
          • 分子间氢键
        • 应用
          • 蛋白分子折叠
          • 自组装材料
      • 范德华力
        • 取向力
        • 诱导力
        • 色散力
  • 晶体
    • 定义
      • 晶体是大量微观物质单位 ( 原子、离子、分子等 ) 按一定规则 有序排列形成的结构。晶体具有固定的外形、固定的熔点、表现出各向异性，排列方式的周期性重复
    • 分类
      • 分子晶体
      • 离子晶体
      • 共价晶体
      • 金属晶体
      • 混合型晶体
        • 石墨
• 分子结构
  • 理论发展
    • 路易斯共价键理论
      • 成键原子间可以共享一对或几对电 子达到稳定的稀有气体的原子结构(原子最外层为2/8个电子）， 形成稳定的分子
    • 价键理论/电子配对理论
      • 原子中自旋状态相反的未成对电子相互接近时，可相互配对形成稳定的 化学键。一个原子含有几个未成对电子，就只能和几个自旋状态相反的未成对电子配对成键（饱和性）
      • 当两个原子中自旋状态相反的两个电子相互配对时，原子轨道相互重叠，且 总是沿着重叠最多的方向进行。重叠越多，形成的共价键越牢固。，两个原子只有在特定方向的接近满足轨道间 的最大重叠（方向性）
    • 杂化轨道理论
      • Sp3杂化
      • Sp2杂化
      • Sp杂化
      • d轨道参与的杂化
      • 分类
        • 等性杂化
        • 不等性杂化
          • 由于孤对电子存在而造成的杂化轨道不等同的杂化
    • 分子轨道理论（MOT）
      • 成键三原则
        • 能量近似
        • 最大重叠
        • 对称性匹配原则
  • 化学键
    • 离子键
      • 定义
        • 正负离子间静电引力形成的化学键
      • 特征
        • 没有方向性和饱和性
      • 条件
        • 电负性一般相差1.7以上
    • 共价键
      • 定义
        • 原子间靠共用电子对结合起来的化学键
      • 成键形式
        • σ键
          • 头碰头
        • π键
          • 头碰头
          • 肩并肩
        • 配位键
          • 当一原子存在孤对电子，另一原子存在能够接纳电子对的空轨道 时，孤对电子能够进入空轨道，从而在两原子间形成特殊的共价键，这样的共价键称为配位键
          • 特征
            • 方向性
            • 饱和性
          • 应用
    • 金属键
      • 电子海模型
      • 金属能带理论
  • 结构预测
    • 价层电子对互斥理论
      • 定义
        • AXn 型分子中，中心原子A周围原子或原子团X的几何 构型主要取决于中心原子A价电子层中电子对的互相排 斥作用
          • 这里的“电子对”，包括成键电子对和未成键的孤电子 对，也包括单个的电子(称为单电子对)
      • 电子对斥力大小
        • 三键> 双键> 单键
        • 孤对-孤对电子> 孤对-成键电子对> >成键-成键电子对> 成键-单电子对
      • 步骤
        • • 中心价层电子总数
          • 电子对数
            • 价层的电子总数/2，若余1个电子，亦算一对
      • 应用
        • 确定分子的空间构型
        • 比较键角