原子结构和分子结构
分子和原子及原子的结构
分子和原子及原子的结构原子是物质的基本单元，由质子、中子和电子组成。
质子和中子集中在原子核中，而电子则围绕着原子核运动。
质子具有正电荷，中子没有电荷，电子具有负电荷。
这使得原子整体上是电中性的，因为质子的正电荷和电子的负电荷相互抵消。
原子的结构可以用量子力学描述。
量子力学是一种描述微观世界的物理学理论，可以解释电子在原子中的行为。
根据量子力学，电子不能只沿着特定的轨道运动，而是存在于不同的能级上。
能级是原子中电子能量的离散值。
每个能级都有一个最大容纳的电子数。
最内层最接近原子核的能级容纳最多的电子数为2，其次是8，以此类推。
这也解释了为什么元素的周期表中原子序数较小的元素比较稳定。
原子中的电子可以通过吸收或放出特定能量的光子来跃迁到不同的能级。
当电子吸收能量时，跃迁到较高的能级，当电子释放能量时，跃迁到较低的能级。
这解释了为什么原子能够吸收和发射特定波长的光线，即光谱现象。
分子是由两个或多个原子以共享电子形成的化学物质。
在分子中，原子通过成键共享电子以达到更稳定的状态。
存在多种类型的键，包括共价键、离子键和金属键。
共价键是最常见的一种键，它涉及原子之间的电子共享。
共价键可以是单键、双键或三键，具体取决于共享的电子数。
共价键形成后，形成的分子在空间中具有一定的结构和形状。
离子键是由正离子和负离子之间的相互吸引力形成的。
正离子失去了一个或多个电子，而负离子获得了一个或多个电子。
离子键是离子晶体的基础，如氯化钠（NaCl）。
金属键是由金属原子间的电子云形成的。
金属原子是以海绵状排列，它们的外层电子被共享，并围绕整个金属结构中的正离子运动。
这解释了金属的特殊性质，如导电性和可塑性。
总结起来，原子是物质的基本组成单位，由质子、中子和电子组成，并具有一定的结构和能级。
分子是两个或多个原子通过共享电子形成的化学物质。
理解原子和分子的结构对于理解化学的基本原理和性质至关重要。
原子与分子的结构
原子与分子的结构原子和分子是构成物质的基本单位，它们的结构对物质的性质和行为起着重要的决定性作用。
本文将从原子和分子的组成以及结构的角度来探讨原子与分子的结构。
一、原子的结构原子是物质的最小单位，由原子核和电子组成。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成，而电子则围绕原子核运动。
1. 原子核原子核由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子不带电荷。
质子和中子的质量几乎相同，都远大于电子的质量。
2. 电子电子是负电荷的基本粒子，质量很小。
电子围绕原子核以轨道运动，形成电子云。
电子云的轨道可以分为不同能级，每个能级可以容纳一定数量的电子。
二、分子的结构分子是由两个或多个原子通过化学键连接在一起形成的。
分子的结构包括原子的排列方式以及化学键的类型和角度。
1. 原子排列分子中原子的排列方式决定了分子的种类和性质。
不同原子可以通过共价键、离子键或金属键连接在一起形成分子。
2. 化学键化学键是原子之间的相互作用力，包括共价键、离子键和金属键。
- 共价键是通过原子间的电子共享形成的。
共价键可以分为单键、双键、三键等，共享的电子越多，化学键越强。
- 离子键是由带正电荷的离子和带负电荷的离子之间的电荷吸引力形成的。
离子键通常存在于正负离子化合物中。
- 金属键是金属原子间的电子云形成的。
金属键的特点是电子自由移动，使得金属具有良好的导电性和热传导性。
三、原子与分子间的相互作用原子和分子间存在着相互作用，这些相互作用对物质的性质和行为有着重要的影响。
1. 范德华力范德华力是分子间的吸引力，是由于分子之间的瞬时或短时极化而产生的。
范德华力对于非极性分子尤为重要，它影响着分子的状态、相变和溶解度等性质。
2. 氢键氢键是一种特殊的化学键，它是由于分子中氢原子与较电负的原子（如氧、氮、氟）之间的吸引作用形成的。
氢键在生物分子的结构和功能中起着重要的作用。
3. 离子间相互作用离子间相互作用是来自带电离子间的相互吸引力和排斥力。
离子间相互作用决定了离子晶体的结构和性质，也影响了溶液的电导性和溶解度等。
原子结构和分子结构
n1
2
3
4
l0
0，1 0，1，2 0，1，2，3
每个值代表一个亚层。第一电子层只有一 个亚层，第二电子层有两个亚层，以此类推。 亚层用不同符号来表示。角量子数、亚层符号 及原子轨道形状的对应关系如下：
l
0
1
2
3
亚层符号 s
p
d
f
原子轨道 或
电子云形 状
圆球形
哑铃形
花瓣形
花瓣形
s 轨道(l = 0, m = 0 ) :
状态称原子轨道，因此s亚层只有一个 原子轨道，p亚层有3个原子轨道，d亚 层有5个原子轨道，f亚层有7个原子轨 道。磁量子数不影响原子轨道的能量。 例如l相同的3个p轨道、5个d轨道、7个 f轨道都是简并轨道。
自旋量子数 ms
◆ 描述电子绕自轴旋转的状态
◆ 自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为
◆ ms 取值+1/2和-1/2，分别用↑和↓表示
能级分裂.
◆ l 值相同时, 轨道能级只由
n 值决定, 例: E(1s) <
E(2s) < E(3s) < E(4s )
◆ n和l都不同时，按n+0.7l ：
如E(4s) ＜ E(3d ), E(5s) ＜ E(4d),E(6s)＜ E(4f)<E(5d),
A qualitative energy-levels diagram for many-electron atoms
1s 22s 22p6 3s2 3p 63d2 4s2 25Mn的电子分布式为： 1s 22s 22p6 3s2 3p 64s 23d5
1s 22s 22p6 3s2 3p 63d5 4s2
分子与原子及原子的结构
分子与原子及原子的结构分子和原子是构成物质的基本单位，它们之间存在着密切的关系。
在讨论分子和原子之前，首先要了解原子的结构。
原子是物质的基本粒子，由三种亚原子粒子组成，分别是质子、中子和电子。
质子和中子聚集在原子的中心，形成了原子核，而电子绕着原子核旋转。
质子具有正电荷，中子是中性的，而电子具有负电荷。
原子内部的质子数目和电子数目是相等的，因此原子整体呈现出电中性。
质子和中子的质量比较大，约为1.67×10^-27千克，而电子的质量相对较小，约为9.11×10^-31千克。
原子的大小通常以原子半径来衡量，原子半径的大小与原子核外层电子的分布有关。
电子在不同的电子壳层中运动，每个壳层都有其特定的能级。
原子外层的电子接近原子核，原子半径较小，而原子外层电子远离原子核，原子半径较大。
原子分为不同的元素，元素由具有相同质子数的原子组成。
质子数也叫做元素的原子序数，用符号Z表示，它决定了元素的化学属性。
例如，氢元素的原子序数为1，氧元素的原子序数为8当两个原子通过化学键结合在一起时，形成了分子。
分子是由两个或更多个原子通过共用电子形成的化学结构。
分子内部的原子通过化学键连接在一起，而分子之间的相互作用通过各种相互作用力实现。
分子可以是由相同元素的原子组成的，如氧气（O₂）或氮气（N₂），也可以是由不同元素的原子组成的，如水（H₂O）或二氧化碳（CO₂）。
分子的结构可以通过分子式来表示。
分子式是用元素符号和下标表示分子中原子的数量，例如，水的分子式为H₂O，表示一个氧原子和两个氢原子。
分子的结构也可以通过分子模型来表示。
分子模型是通过球和棒等形状的模型来展示分子内原子的位置和相互之间的连接关系。
总之，原子是物质的基本单位，由质子、中子和电子组成。
原子通过形成化学键而结合在一起，形成了分子。
分子可以由相同元素的原子组成，也可以由不同元素的原子组成。
通过了解原子的结构和分子的形成，我们可以更好地理解物质的构成和性质。
原子结构与分子结构
原子结构与分子结构原子结构与分子结构是化学中重要的基础概念。
原子是构成物质的基本单位，而分子则是由两个或多个原子组合而成的物质。
理解原子结构与分子结构对于理解化学反应、物质的性质以及化学实验等都至关重要。
本文将介绍原子结构与分子结构的基础知识，并探讨它们在化学中的重要性。
首先，让我们从原子结构开始。
原子是化学中最小的粒子，由细胞核和绕核电子组成。
细胞核位于原子的中心，它由质子和中子组成。
质子具有正电荷，中子没有电荷。
细胞核质量几乎集中在质子和中子上。
绕核电子围绕着细胞核运动。
电子带有负电荷，质量很小。
原子的质量几乎全部来自质子和中子，而原子的体积主要由电子决定。
原子按照电子数目的不同，可以分为各种元素。
化学元素是由具有相同原子数目的原子组成的物质。
元素以符号表示，比如氢元素的符号是H，氧元素的符号是O。
元素的周期表是根据元素的原子数目和性质编制的表格。
原子结构中的一个重要概念是原子壳层模型。
原子的电子分布在壳层中。
第一个壳层最多可以容纳2个电子，第二个壳层最多可以容纳8个电子，第三个壳层最多可以容纳18个电子。
原子最稳定的状态是壳层填满。
对于大多数元素，原子通过与其他原子形成化学键的方式来达到稳定的电子配置。
这种化学键在分子结构中发挥了重要作用。
我们现在来讨论分子结构。
分子是由两个或多个原子通过化学键结合而成的粒子。
分子中的原子可以来自同一元素（例如O2表示两个氧原子形成的氧分子）或不同元素（例如H2O表示一个氧原子和两个氢原子形成的水分子）。
分子的化学键可以是共价键、离子键或金属键。
共价键是原子间的电子共享。
原子通过共享电子来达到稳定的电子配置。
当两个原子共享一个电子对时，形成单共价键。
当两个原子共享两个电子对时，形成双共价键。
共价键非常稳定，原因是原子通过共用电子来填满最外层壳层。
共价键决定了分子的形状和化学性质。
离子键是通过离子间的电荷吸引力形成的。
一个离子失去一个或多个电子变为正离子，一个离子获得一个或多个电子变为负离子。
原子结构与分子结构
原子结构与分子结构原子结构是描述原子内部组成和排布的方式。
原子由质子、中子和电子组成。
质子和中子位于原子的核心，形成原子的核，而电子则以能级的方式围绕核心运动。
原子的质子数决定了其元素的种类，而中子数可以有所不同，决定了同一元素的同位素。
电子数决定了原子的化学性质。
原子核的质子和中子是由夸克组成的。
质子由两个上夸克和一个下夸克组成，而中子则由一个上夸克和两个下夸克组成。
夸克是被称为基本粒子的质子和中子的构成部分，它具有电荷、质量和颜色。
质子和中子之间的相互作用是由强相互作用力驱动的，而电子通过电磁力与核相互作用。
原子的电子围绕核心运动，形成不同的轨道或能级。
这些能级通过主量子数、角量子数和磁量子数进行描述和标记。
主量子数决定了电子距离原子核的离心距离，角量子数确定了电子的角动量和形状，而磁量子数则决定了电子在空间中具体的方向。
分子是由两个或更多原子通过化学键的相互作用而形成的。
当原子之间发生共价键形成时，它们会共享电子，以形成一个稳定结构。
共价键可以是单一、双重或三重的，取决于原子之间的电子共享程度。
分子的形状和性质主要由原子的种类、连接方式和电子分布所决定。
分子结构描述了分子中原子的排列方式和键的类型。
分子的排列方式可以是线性的、平面的或者三维的，取决于原子之间的相互作用。
分子的键类型可以是共价键、离子键、金属键或氢键。
共价键是最常见的键类型，它是通过电子共享形成的。
离子键是由正负离子之间的静电吸引力形成的，金属键是由金属原子之间的电子云共享形成的，而氢键则是由带有δ+和δ-部分的分子中的氢原子与负电性较强的原子之间的弱相互作用。
分子的结构对其化学性质和反应性起着重要的作用。
不同原子的组合和连接方式可以决定分子的稳定性、极性、酸碱性和溶解性等特征。
分子的结构可以通过各种实验技术和计算方法来确定，例如X射线衍射、核磁共振和光谱技术等。
总之，原子结构和分子结构分别描述了原子内部和原子之间的组成和排布方式。
蛋白质各级结构的表现形式
蛋白质各级结构的表现形式
蛋白质各级结构的表现形式是指蛋白质中所有分子结构的表现形式，包括原子结构、分子结构、三维结构和大分子结构。
一、原子结构
原子结构是指蛋白质由不同元素组成的分子结构，其中主要包括氢原子、氧原子、硫原子、氮原子和磷原子。
这些元素在蛋白质中以空间排列的方式形成分子结构，蛋白质的特性很大程度上取决于这种原子结构。
二、分子结构
分子结构是指蛋白质由高分子链组成的结构。
蛋白质的分子结构主要由氨基酸残基组成，这些氨基酸残基之间通过键来相互连接，形成一种有序的结构。
这种分子结构有助于控制蛋白质的活动，也是蛋白质拥有独特功能的基础。
三、三维结构
三维结构是指蛋白质的三维构象。
由于蛋白质的分子结构中存在不同的氨基酸残基，它们在水环境中会形成不同的三维结构，这种结构改变也会导致蛋白质的物理状态和生物活性发生改变。
因此，蛋白质的三维结构是蛋白质功能的重要组成部分。
四、大分子结构
大分子结构是指多种蛋白质的结合形成的结构。
在蛋白质的大分子结构中，多种蛋白质通过多种结合来形成一个复杂的结构，这种结构的建立有助于蛋白质的功能的表达和调节。
总而言之，蛋白质各级结构的表现形式是指蛋白质中所有分子结构的表现形式，包括原子结构、分子结构、三维结构和大分子结构。
蛋白质的这些结构形式是蛋白质的功能表达和调节的重要组成部分，也是蛋白质拥有独特功能的基础。
原子结构和分子结构(精)
原子结构和分子结构原子是由质子、中子等组成的原子核与核外电子所构成的。
有与胆汁和化合物的化学性质主要决定与核外电子运动的状态，因此，在化学中研究原子结构主要在于解决核外电子运动的规律。
我们对于核外电子排布，只要掌握一般排布规律，按电子在核外各亚层中分布情况表示即按 ,5,7,6,5,4,6,5,4,5,4,4,3,3,2,2,114221014261026262622f s p d fs p d s p s p s p s s 例如：原子序数为18的Ar 的电子排布为6262233221p s p s s 。
又如：原子序数为24的Cr 的电子排布为51626223433221d s p s p s s 而不是42626223433221d s p s p s s 根据光谱实验得到的结果，可归纳为一个规律：等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的，也即下列电子结构是比较稳定的：半充满753f d p 或或; 全充满14106fd p 或或 全 空000f d p 或或 几种杂化轨道示意图：图一：sp 轨道杂化过程示意图(sp 过程.jpg)图二：sp 杂化轨道及2BeCl 分子的构型示意图(sp.jpg)图三：2sp 杂化轨道及3BF 分子的构型示意图图四：3sp 杂化轨道及4CH 分子的构型示意图分子间力（又称范德华力）是指除了原子间较强的作用力之外的在分子之间存在的一种较弱的相互作用力。
分子间力可分为色散力、诱导力和取向力三种。
一般来说，分子量越大，分子所含的电子数越多，分子间的色散力越大。
分子的极性强度越大，分子变形性大，分子间距离小，诱导力就大。
分子的极性越强，分子间的取向力越大。
在非极性分子之间只存在色散力；在极性分子和非极性分子间存在着色散力和诱导力；在极性分子之间，存在着色散力、诱导力和取向力。
对于类型相同的分子，其分子间力常随着分子量的增大而变大。
分子间力阅读阿，物质的熔点、沸点和硬度就越高。
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1s＜2s ＜ 2p ＜ 3s ＜ 3p ＜ 4s ＜ 3d ＜ 4p ＜ 5s ＜ 4d ＜ 5p ＜ 6s ＜ 4f ＜ 5d ＜ 6p ＜ 7s ＜ 5f ＜ 6d ＜ 7p
(12) 6s
(16) 7s
(15) 6p
(19) 7p
(18) 6d
图8—2 电子填入原子轨道的顺序
8.1.3 原子核外电子的排布 1.泡利不相容原理 泡利（Pauli）于1925年根据元素在周期表中的位置和光 谱分析结果提出：“在同一个原子中没有运动状态4个方 面完全相同的电子存在。” （1）每个原子轨道只能容纳两个电子，且自旋方向反。 （2）s、p、d、f亚层最多容纳的电子数分别为2、6、 10、14。
8.3 分子结构 8.3.1共价键理论
共价键：原子间通过共用电子对（电子云重叠）而形成 的化学键称为共价键。
1.共价键的饱和性和方向性
饱和性：两个原子相接近时，自旋方向相反的未成对的 价电子可以配对形成共价键。一个原子含有几个未成对 电子，就可以和几个自旋方向相反的电子配对成键 。 方向性：成键原子的电子云必须在各自密度最大的方向 上重叠，这就决定了共价键具有方向性
半充满 全充满 全 空 4.电子构型
s1、p3、d5、f7 s2、p6、d10、f14 s0、p0、d0、f0
电子在原子轨道中的排布方式称为电子层结构，简称电子构型。
1）轨道表示式
例如氮原子的轨道表示式为 或 1s 2s 2p 1s 2s 2p 2）电子排布式
氮原子的电子排布式为
排布的电子数
7N
2
4）电子的自旋 9.1.2 多电子原子轨道的能级
7s
6d
4f 3f
6p
6s 5p 5s 4d 5d
4p
4s 3p 3s 3d
2p
2s 1s 图8—1 原子轨道近似能级图
(1) 1s (2) 2s (4) 3s (6) 4s (9) 5s (3) 2p (5) 3p (8) 4p (11) 5p (7) 3d (10) 4d (14) 5d (13) 4f (17) 5f
（3）各电子层最多容纳2n2个电子。
2.能量最低原理
多电子原子处于基态时，在不违背泡利不相容原理的前提 下，电子尽可能先占据能量较低的轨道，而使原子体系的 总能量最低，处于最稳定状态。 3.洪特规则
洪特（Hund）于1925年根据大量的光谱实验数据总结出
一个规律，即电子在等价轨道（即能量相同的原子轨道） 上排布时，总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同。
8.2 电子层结构与元素周期系
元素周期律是指：随着原子序数的递增，元素的性质呈周期性 变化的规律。
8.2.1 元素周期系与电子层结构的关系
1.周期 元素周期表中共有7个横行，称为7个周期。 具有相同的电子层数而又按照原子序数递增的顺序排列的一系 列元素称为一个周期。 2.族 在周期表中有18 个纵行。除8、9、10这3个纵行（称为第Ⅷ族 外），其余15个纵行，每个纵行标为一族。族可分为主族和副 族。由短周期和长周期元素共同构成的族，称为主族（A）； 完全由长周期元素构成的族，称为副族（B）。
3）电子云的伸展方向 s电子云是球形对称的，在空间各个方向上伸展的程度相 同。P电子云在空间有三个伸展方向。d电子云可以有五 种伸展方向，f电子云可以有七种伸展方向。 表8—1 各电子层的原子轨道数
电子层
1 2 3 4 n
亚层
s s、p s、p、d s、p、d、f
Hale Waihona Puke 原子轨道数1=12 1+3=4=22 1+3+5=9=32 1+3+5+7=16=42 n
8.2.2 元素性质的周期性变化 原子半径
（1）金属半径 在金属单质晶体中，相邻两原子核间 距离的一半称为金属半径。
（2）共价半径 同种元素的两原子以共价单键结合 时，其核间距的一半，称为共价半径。 （3）范德华半径 在分子晶体中，相邻两分子的两原 子的核间距的一半称为范德华半径。
图8—4 元素原子半径与原子序数的关系
1s22s22p3
电子层数 亚层（能级）符号
Al Fe
1s22s22p63s23p1 1s22s22p63s23p64s23d6
表示为 [Al] 3s23p1 表示为 [Fe] 4s23d6
3）价电子层结构 价电子层结构指的是价电子（即能参与成键的电子）所排布 的电子层结构。 主族 副族 ns 1~2 np 1~6 (n－1)d 1~10 ns 1~2
2.共价键的类型
(1) 键:如果两个原子轨道都沿 着轨道对称轴的方向重叠， 键轴（原子核间的连线）与 轨道对称轴重合，或者说以 “头碰头”的方式发生原子 轨道重叠. (2) 键:如果两个P轨道的对称轴 相平行，同时它们的节面又 互相重合，那么这两个P轨 道就可以从侧面互相重叠， 重叠部分对称于节面，这样 形成的共价键称为键。形象 地说，键是两个P轨道以 “肩并肩”的方式重叠而形 成的共价键。
3.区 根据原子中最后1个电子填充的轨道（或亚层）不同，把周 期表中的元素划分为4个区。
表9—3 周期表中元素的分区
区 外电子层构型 包含的族
s p d f
ns 1~2 ns2np 1~6 (n－1)d 1~10 ns 1~2 (n－2)f 1~14 (n－1)d
1~2
0~1
ns
ⅠA和ⅡA族 ⅢA和ⅦA族 ⅠB和ⅧB族 La系和Ac系
原子结构和分子结构
8.1 原子结构
8.1.1 核外电子的运动状态
1. 电子云的概念
几率 : 机会的百分数。 几率密度 : 空间某处单位体积中出现的几率。 等密度线 : 把电子出现的几率相等的地方联接起来，称为 等密度线，亦称作电子云的界面 。
原子轨道 :电子云的界面所包括的空间范围 。
核外电子的运动状态 1）电子层 电子层按离核远近的顺序不同分为若干层， 用字母n表示。离核最近的，n=1为第1层，其 余依次类推， n=2为第2层， n=3为第3层 习 惯上用 K、L、M、N、O、P、Q等来表示。 2）电子亚层和电子云形状 在同一个电子层中，电子的能量还稍有差别，电 子云的形状也不相同。根据这个差别，又可 以把一个电子层分成一个或几个亚层，分别 用s、p、d、f等符号表示。 s亚层电子云是以原子核为中心的球形，p亚层的 电子云是纺锤形