大学化学——物质结构基础知识讲稿
普通化学教案物质结构基础
表面吸附与反应
表面吸附的概 念：物质在固 体表面上的聚
集现象。
表面吸附的原 理：由于表面 分子的作用力 与内部不同， 导致气体分子 在表面上的聚
集。
表面吸附的分 类：物理吸附 和化学吸附。
表面反应的定 义：在表面吸 附的基础上， 表面上的分子 与其他分子或 离子发生化学
反应。
界面现象与性质
润湿现象：液体在固体表面 铺展的现象
相变：晶体在不同 温度和压力条件下 发生结构转变的现 象
晶体缺陷对相变的 影响：缺陷可以促 进或抑制相变的发 生
相变在晶体缺陷中 的应用：通过控制 晶体缺陷来调控材 料的性能和功能
晶体结构与物理性质
晶体结构决定物质的物理性质，如硬度、熔点、导电性等。
不同晶体结构对物理性质的影响不同，如金属晶体具有良好的导电性和延 展性。
溶液中的化学反应动力学
反应速率常数：描 述化学反应快慢的 物理量
活化能：反应进行 所需的最低能量
反应机理：化学反 应的步骤和过程的 描述
催化剂：降低反应 活化能，加速反应 进程的物质
溶液中的相变与热力学
相变：溶液中物质 状态的变化，如溶 解、结晶等
热力学基本概念： 如熵、焓、自由能 等在溶液结构中的 意义
振动与转动的能量：较低，常温下即可发生。
振动与转动的光谱特征：可通过红外光谱和拉曼光谱进行检测和研究。
分子的极性
影响因素：元素的电负性、 键的极性、分子构型等
定义：分子中正负电荷中心 不重合，导致分子表现出极 性
极性分类：永久极性、诱导 极性、取向极性
物理性质：溶解度、熔点、 沸点等
分子光谱与分子能级
THANK YOU
汇报人：XX
表面张力：液体表面抵抗变 形的能力
【化学课件】物质结构教案课件
【化学课件】物质结构教案ppt课件一、教学目标：1. 让学生了解和掌握物质结构的基本概念和原理。
2. 使学生能够运用物质结构的知识解释和分析一些常见的化学现象。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力。
二、教学内容：1. 第一节：物质结构的基本概念物质的组成和分类元素和化合物分子、原子和离子2. 第二节：晶体的结构晶体的定义和分类晶体的结构类型晶体的性质三、教学方法：1. 讲授法：讲解物质结构的基本概念和原理。
2. 实验法：观察和分析晶体的结构。
3. 讨论法：引导学生运用物质结构的知识解释和分析化学现象。
四、教学步骤：1. 引入：通过一些日常生活中的化学现象，引导学生关注物质结构的重要性。
2. 讲解：讲解物质结构的基本概念和原理，如物质的组成、元素和化合物、分子、原子和离子等。
3. 演示：通过实验或课件展示晶体的结构，让学生观察和分析。
4. 练习：布置一些相关的练习题，让学生巩固所学知识。
5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调重点和难点。
五、教学评价：1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度和表现。
2. 练习题：检查学生对物质结构知识的掌握程度。
3. 实验报告：评估学生在晶体结构实验中的操作能力和观察能力。
【化学课件】物质结构教案ppt课件六、第六节：原子结构1. 原子序数、原子核、电子云2. 电子层、电子亚层、电子轨道3. 原子杂化、原子极性七、第七节：分子间力1. 范德华力、氢键2. 分子间力的类型及大小比较3. 分子间力对物质性质的影响八、第八节：晶体类型与性质1. 离子晶体、分子晶体、金属晶体、共价晶体2. 晶体结构与物质性质的关系3. 晶体生长的条件及过程九、第九节：物质结构与性能关系实例分析1. 金属的塑性、韧性、硬度与晶体结构的关系2. 分子晶体熔沸点与分子间力的关系3. 离子晶体熔沸点与晶格能的关系十、第十节：总结与拓展1. 物质结构知识在实际应用中的重要性2. 物质结构研究的最新进展和发展趋势3. 拓展阅读及思考题十一、教学评价：1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度和表现。
【化学课件】物质结构教案课件
【化学课件】物质结构教案ppt课件一、教学目标：1. 理解物质结构的基本概念，掌握物质结构的主要类型。
2. 能够分析不同物质结构的性质及其应用。
3. 培养学生的观察能力、思考能力和实践能力。
二、教学内容：1. 物质结构的基本概念2. 原子结构与元素周期律3. 分子结构与化学键4. 固体结构与晶体类型5. 物质结构与性质的关系三、教学重点与难点：1. 教学重点：物质结构的基本概念、原子结构与元素周期律、分子结构与化学键、固体结构与晶体类型、物质结构与性质的关系。
2. 教学难点：原子结构与元素周期律、分子结构与化学键的内涵及其应用。
四、教学方法：1. 采用多媒体课件进行教学，结合图片、动画和实例，生动展示物质结构的内涵。
2. 利用案例分析和问题讨论，引导学生主动探究物质结构与性质的关系。
3. 开展小组合作学习，培养学生的团队协作能力和沟通能力。
4. 注重实践操作，提高学生的动手能力和实验技能。
五、教学过程：1. 导入新课：通过展示生活中的物质结构实例，引发学生对物质结构的兴趣。
2. 讲解物质结构的基本概念，引导学生掌握物质结构的主要类型。
3. 分析原子结构与元素周期律，探讨其对物质结构的影响。
4. 讲解分子结构与化学键，引导学生理解化学反应的本质。
5. 探讨固体结构与晶体类型，认识不同晶体结构的特征。
6. 分析物质结构与性质的关系，总结结构决定性质的规律。
7. 开展案例分析和问题讨论，巩固所学知识。
8. 实践操作：进行简单的物质结构实验，加深对物质结构的理解。
9. 总结与评价：回顾本节课所学内容，进行自我评价和小组评价。
10. 布置作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
【化学课件】物质结构教案ppt课件六、教学评估：1. 课堂互动：观察学生在课堂讨论、提问和回答问题的情况，评估学生对物质结构的理解程度。
2. 练习题解答：检查学生完成练习题的情况，评估学生对物质结构知识的掌握。
3. 实验报告：评估学生在物质结构实验中的操作技能、观察能力和分析能力。
【化学课件】物质结构教案课件
物质结构教案PPT课件第一章：物质的组成1.1 物质的定义：物质是构成宇宙的基本实体，具有质量和体积。
1.2 物质的分类：纯净物和混合物1.3 元素的定义：元素是具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。
1.4 元素周期表：元素周期表是元素按照原子序数递增排列的表格，反映了元素的周期性变化规律。
第二章：原子结构2.1 原子的定义：原子是物质的基本组成单位，由原子核和核外电子组成。
2.2 原子核：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
2.3 电子：电子是带负电的基本粒子，围绕原子核运动。
2.4 原子轨道：原子轨道是电子在原子核外空间的运动轨迹。
第三章：分子结构3.2 分子轨道理论：分子轨道理论是解释分子结构和化学键的一种理论。
3.3 键的类型：共价键、离子键、金属键3.4 分子形状：分子的空间构型对物质的性质有重要影响。
第四章：晶体结构4.1 晶体的定义：晶体是具有规则的几何外形的固体物质。
4.2 晶体的类型：离子晶体、共价晶体、金属晶体、分子晶体4.3 晶体的性质：晶体具有有序排列的分子或离子，具有较高的熔点、硬度和导电性。
4.4 晶体的结构特点：晶体结构具有周期性、对称性和周期性。
第五章：物质结构与性质的关系5.1 结构决定性质：物质的性质取决于其结构。
5.2 物质结构的改变与性质的变化：改变物质结构可以改变其性质。
5.3 物质结构与反应性：物质结构对化学反应有重要影响。
5.4 物质结构与功能：物质结构与其功能密切相关，如酶、膜等。
第六章：化学键6.1 化学键的概念：化学键是原子间强烈的相互作用。
6.2 离子键：离子键是由正负电荷吸引形成的键。
6.3 共价键：共价键是由共享电子对形成的键。
6.4 金属键：金属键是由金属原子之间的电子云形成的。
第七章：分子间力7.1 分子间力的概念：分子间力是分子之间的相互作用。
7.2 范德华力：范德华力是分子间的一种弱吸引力。
7.3 氢键：氢键是氢原子与其他原子间的特殊类型的分子间力。
大学化学——物质结构基础知识讲稿
氢原子轨道与三个量子数的关系
n
1K 2L
3M
4N
5O 6P 7Q
l
0s 0s 1p 0s 1p 2d
0s 1p 2d 3f
m
Ψ
0 ψ(1.0.0) 0 ψ(2.0.0)
0,±1
0 0,±1 0,±1, ±2
Hale Waihona Puke 0 0,±10,±1,±2
0,±1, ±2,±3
径向分布图和角度分布图
将Y( , φ)或 Y2( , φ)随 、φ 的变化关系 作图即得波函数或电子云的角度分布图。
电子云与原子轨道的角度分布图区别:
电子云 原子轨道
正负 无
有
注意：
形状 略“瘦 ” 略“胖” s电子云除外
注意
（1）原子轨道或电子云的角度分布图不表示 原子轨道或电子云的图像。
s p df
磁量子数 (m)：反映原子轨道的空间取向。
自旋量子数 (ms)：表征电子的自旋状态，取值：
1 2
通常用：“ ”或“ ”表示。
( n , l , m , ms )可全面描述核外电子的运动状态
4 电子云
概率密度
反映电子在空间某位置上单位体积内出现
的概率大小。用波函数的平方(ψ2)来描述。
（2）l , m 相同 n 不同，表示 R( r )不同, 但 Y(, φ)相同。
4.2 多电子原子结构和元素周期表
原子轨道的能级 核外电子分布 核外电子分布的周期系
1. 原子轨道的能级
核外电子分布
氢原子的轨道能级由主量子数 n 决定。 多电子原子轨道的能级由主量子数 n 和角量子数 l 共同决定。
晶体场理论
物质结构教案课件
物质结构教案课件第一章：物质的组成1.1 物质的定义：物质是构成世界的基本实体，具有质量和体积。
1.2 物质的分类：纯净物和混合物。
1.3 元素的定义：元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。
1.4 元素周期表：介绍元素周期表的构成和应用。
第二章：原子结构2.1 原子的定义：原子是物质的最小单位，由原子核和核外电子组成。
2.2 原子核：介绍原子核的组成和性质。
2.3 电子云：介绍电子在原子周围的分布情况。
2.4 原子轨道：介绍原子轨道的概念和分类。
第三章：分子结构3.1 分子的定义：分子是由两个或更多原子通过共价键连接而成的粒子。
3.2 分子轨道理论：介绍分子轨道的概念和分子轨道理论的应用。
3.3 键的类型：共价键、离子键和金属键。
3.4 氢键：介绍氢键的概念和氢键在生物分子中的作用。
第四章：晶体结构4.1 晶体的定义：晶体是具有规则排列的原子、分子或离子阵列的固体。
4.2 晶体的性质：有序排列、周期性重复和规则的几何形状。
4.3 晶体的类型：离子晶体、共价晶体、金属晶体和分子晶体。
4.4 晶体结构的应用：介绍晶体结构在材料科学和化学中的应用。
第五章：物质结构分析方法5.1 紫外-可见光谱：介绍紫外-可见光谱的原理和应用。
5.2 核磁共振谱：介绍核磁共振谱的原理和应用。
5.3 质谱：介绍质谱的原理和应用。
5.4 X射线晶体学：介绍X射线晶体学的原理和应用。
第六章：化学键与分子几何6.1 化学键的类型：共价键、离子键、金属键和氢键。
6.2 分子轨道理论：解释化学键的形成和分子的稳定性。
6.3 价层电子对互斥理论：预测分子的立体构型和键角。
6.4 分子几何与化学键：分子几何对化学键性质的影响。
第七章：晶体field 理论7.1 晶体场理论的基本概念：电子云和晶格的相互作用。
7.2 晶体场的类型：离子晶体场、共价晶体场和分子晶体场。
7.3 晶体场的性质：电荷分布、能量水平和轨道占据。
7.4 晶体场对物质性质的影响：颜色、磁性和光学性质。
物质结构教案课件
化合物
化合物是由两种或多种元 素组成的分子，元素之间 通过化合价相互结合。
分子的键合方式
共价键
原子之间通过共享电子来 形成共价键，是最常见的 键合方式之一。
离子键
原子之间通过电子的完全 转移形成离子键，通常在 金属元素和非金属元素之 间形成。
金属键
金属元素之间通过自由电 子形成金属键，使金属原 子结合在一起。
原子核的电荷数等于质子数，质 量数等于质子数加中子数。
原子核的半径约为原子半径的十 分之一，原子核的密度非常大， 约为固态物质密度的十倍以上。
电子云模型
电子云模型是用来描 述电子在原子核周围 空间分布的概率密度 。
电子云模型是基于量 子力学的理论，能够 更准确地描述电子的 行为。
电子云模型能够解释 电子的跃迁、能级、 光谱等。
根据组成原子的不同，晶体结构可以分 为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分
子晶体等。
根据原子排列的规律，晶体结构可以分 为简单晶体、复杂晶体和层状晶体等。
根据对称性的不同，晶体结构可以分为 立方晶体、六方晶体、四方稳定性
晶体结构具有高度的稳定性，不 易发生化学反应或物理变化。
非极性分子
分子中正电荷和负电荷的中心重 合，导致分子没有电偶极矩，例 如甲烷。
04 晶体结构
晶体结构的基本概念
晶体结构是指物质在晶体状态下的内部结构。
晶体结构由原子、分子或离子在三维空间中按照一定的规律排列而成。
晶体结构具有周期性和对称性，是决定物质物理和化学性质的重要因素 之一。
晶体结构的分类
分子间相互作用
分子间的相互作用力和排列方式决定了晶体结构 的形成和性质。
05 非晶体结构
非晶体的特性
物质结构讲义
物质结构讲义1粒子间作用力（氢键、化学键、范德华力）课堂记录【考试说明】1．认识化学键的含义，了解并掌握离子键、共价键的概念，能区分离子化合物和共价化合物2．能熟练运用电子式表示离子键、共价键以及离子化合物及共价物质的形成过程。
3．了解键的极性和分子的极性。
4．知道分子间作用力的含义，了解化学键和分子间作用力的区别。
5．了解氢键的存在对物质性质的影响【知识梳理】考点1 化学键1．定义。
2．分类3. 离子键、共价键和金属键的比较比较离子键共价键金属键概念分类成键粒子成键特点成键元素物质类型注意：(1)由金属元素与非金属元素形成的化学键不一定是离子键，如AlCl3是共价化合物。
(2)由两种共价分子结合生成的化合物也不一定不是离子化合物。
如：NH3＋HCl===NH4Cl。
4. 化学反应的本质反应物分子内和产物分子中思考：有化学键被破坏的变化一定是化学变化？考点2 范德华力、氢键1. 范德华力、氢键及共价键比较范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作又称分子间作用力由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力分类存在范围某些含强极性键氢化物的分子间(如HF、H2O、NH3)或含F、N、O及H的化合物中或分子间作用力双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较影响强度因素①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响①影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。
如熔、沸点F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3①影响分子的稳定性②共价键键能越大，分子稳定性越强注意：①有氢键的分子间也有范德华力，但有范德华力的分子不一定有氢键。
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s p df
磁量子数 (m)：反映原子轨道的空间取向。
自旋量子数 (ms)：表征电子的自旋状态，取值：
1 2
通常用：“ ”或“ ”表示。
( n , l , m , ms )可全面描述核外电子的运动状态
4 电子云
概率密度
反映电子在空间某位置上单位体积内出现
的概率大小。用波函数的平方(ψ2)来描述。
1926年，奥地利物理学家薛定谔提出 了氢原子体系的电子运动方程：
x 2 2 y 2 2 2 z 28 h 2 2 m (EV )0
Ψ — 波函数 （原子轨道）
E为电子总能量,V为电子势能 物理意义：描述原子中电子运动状态的数学函数式，
又称为原子轨道。通常用ψ(x , y , z)表示。
1924年，法国物理学家德布罗依受光的波粒二象 性的启发，提出微观粒子(电子)也具有波粒二象 性。
德布罗依关系式： = h／mv (波长与速度的关系)
粒子性: 实物粒子
波动性: 1927年, 电子衍射实验
戴维逊和汤姆逊
照相底片
电子发射器 晶体镍
波粒二象性是微观粒子运动的基本属性
2. 波函数与原子轨道
规律
（1）n 相同：E(s) < E(p) < E(d) < E(f) （2） l 相同：E(2p) < E(3p) < E(4p) （3）能级相错：E(4s) <E(3d)
注意
（1）同一能级组n不一定相同。 （2）能级交错现象并不发生在所有元素中。
2. 核外电子分布
（1）原则
符合“两原理一规则”: a. 泡利不相容原理 b. 能量最低原理 c. 洪特规则
（2）l , m 相同 n 不同，表示 R( r )不同, 但 Y(, φ)相同。
4.2 多电子原子结构和元素周期表
原子轨道的能级 核外电子分布 核外电子分布的周期系
1. 原子轨道的能级
核外电子分布
氢原子的轨道能级由主量子数 n 决定。 多电子原子轨道的能级由主量子数 n 和角量子数 l 共同决定。
原子轨道的能级由低到高的顺序： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d
6p 5d
6s
4f
5p
5s
4d
4p
4s
3d
3s 3p
2s 2p
1s 鲍林近似能级图
6 (6s，4f，5d，6p) 5 (5s，4d，5p) 4 (4s，3d，4p) 3 (3s，3p) 2 (2s，2p) 1 (1s) 能级组
a. 泡利不相容原理
解决问题:
每一电子层最多所容纳的电 子数。
① 同一个原子中没有四个量子数完全 相同的两个电子存在。
内 容 ② 同一个原子轨道中最多只能容纳两 个电子，且自旋方向相反。
结 论：每一电子层最多所容纳的电子数为 2n2
例如： n=2 轨道总数：n2 = 4 填充电子数：2n2 = 8
电子云
电子云是电子在空间概率 密度分布的形象化图示。
波函数和电子云的角度分布图
ψ(x, y, z)
ψ(r, ,φ )
zP
x = r sin cosφ y = r sin sinφ z = r cos
o
φ
y
P`
x
ψ(r, , φ )= R( r ) ·Y(, φ)
径向部分 角度部分
波函数和电子云的图像可分解为两部分:
b. 能量最低原理
解决问题: 电子在不同电子层上的填充顺序。
内 容: 填充时尽先占领能量最低的轨道。
结 论: 电子在不同电子层上的填充顺序 依能量顺序由低到高填充。
6C 1s22s22p2 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 √
书写时要
内层电子 外层电子
注意顺序
1s22s22p63s23p64s23d6 ×
说明：本节不讨论薛定谔方程的求解过程，只是对 解薛定谔方程中引入的三个量子数（ n, l , m）
的意义作必要的探讨。
3. 量子数
主量子数 n = 1 ，2，3，. . . . . 角量子数 l = 0 ，1 ，2 ， n-1 磁量子数 m = 0，±1，±2， ± l
ψ (n，l，m)表示一个原子轨道
径向分布图和角度分布图
将Y( , φ)或 Y2( , φ)随 、φ 的变化关系 作图即得波函数或电子云的角度分布图。
电子云与原子轨道的角度分布图区别:
电子云 原子轨道
正负 无
有
注意：
形状 略“瘦 ” 略“胖” s电子云除外
注意
（1）原子轨道或电子云的角度分布图不表示 原子轨道或电子云的图像。
第五章 物质结构基础
物质(原子)结构与周期性
量子力学的诞生 微观粒子的波粒二象性 波函数与原子轨道 量子 数电子云
1900年12月14日
• 普朗克在柏林宣读了 他关于黑体辐射的论 文，宣告了量子 quantum的诞生。那 一年他42岁。
1927年第五届索尔维会议参加者合照
1. 微观粒子的波粒二象性
名称 轨道数 总数
1s 1 1
2s 1 22 2p 3 （4） 3s 1 3p 3 32 3d 5 （9）
4s 1 4p 3 42 4d 5 （16） 4f 7
2 l +1 n2
量子数的物理意义
主量子数(n)：代表电子离核的平均距离。 电子层 角量子数 (l ) ：反映原子轨道的形状。 电子亚层
01 23
c. 洪特规则
解决问题: 电子在电子亚层上的填充顺序
内 容: 电子尽可能分占不同的轨道且 自旋相同
结 论: 电子尽可能分占不同的轨道， 且保持自旋方向相同
6C 1s22s22p2 2p2 _ _ _ _ _ _
√×
___ ×
d.洪特规则 的补充
(1,0,0) 1/a3 0er/a0
氢原子轨道与三个量子数的关系
n
1K 2L
3M
4N
5O 6P 7Q
l
0s 0s 1p 0s 1p 2d
0s 1p 2d 3f
m
Ψ
0 ψ(1.0.0) 0 ψ(2.0.0)
0,±1
0 0,±1 0,±1, ±2
0 0,±1
0,±1,±2
0,±1, ±2,±3
（1）氢光谱
1913年，丹麦物理学家 N•Bohr提出氢原子结构 模型:
4
定态
基 态 能量最低 最稳定 激发态 能量较高 不太稳定
E2 - E1 = E = h h —普朗克常数（6.626×10 -34 J ·S）
普朗克
•
1 2 3
E = 2.18×10-18 / n2 n — 主量子数
（2）微观粒子的波粒二象性