物质结构基础
基础化学1第一章 物质结构基础
元素的氧化数（或称氧化值）是指某元素一个原子的形 式电荷数。这种电荷数是假设化学键中的电子指定给电负性 较大原子而所求得的。
氧化数反映元素的氧化状态，可为正、负、零或分数。 周期表中元素的最高氧化值呈周期性变化 ⅠA~ⅦA族（F除外）、ⅢB～ⅦB族元素：
最高氧化数＝价电子总数＝族序数
说明：其他主、副族元素的最高氧化数变化不规律
26Fe2+的核外电子分布是
［Ar］3d6
而不是
［Ar］3d44s2。
请写出25Mn2+核外电子分布的原 子实表示式。
三、元素性质的周期性变化
1.电负性（X）
原子在分子中吸引成键电子的能力，称为元素电负性。 元素电负性越大，原子在分子中吸引成键电子能力越强。
鲍林电负性值是指定最活泼非金属元素氟的电负性为4.0， 然后，借助热化学数据计算求得其他元素电负性（见表2-3）。
能级组
7p
7
6d 5f
(7s5f6d7p)
7s
6p 5d 4f
6s
6 (6s4f5d6p)
5p
能 量
4d 5s
4p 3d
4s
5 (5s4d5p)
4 (4s3d4p)
周期 . 七
六 五 四
3p 3s
2p 2s
3
(3s3p)
三
2
(2s2p)
二
1
1s
(1s)
一
n＝ 1 n＝ 2 n＝ 3 n＝ 4 n＝ 5 n＝ 6 n＝ 7
相同电子层，l值越大，电子能量越高。 不同亚层，其原子轨道（或电子云）的形状不同，如图2-3、 2-4所示，s亚层为球形；p亚层为无柄哑铃形；d亚层为四瓣花 形。 3．磁量子数（m） 磁量子数就是描述原子轨道（或电子云）在空间伸展方向 的量子数。 m取值是从＋l到－l包括0在内的任何整数值。即
第一章物质结构基础
第一章物质结构基础【知识导航】“上帝粒子”：希格斯玻色子（英语：Higgs boson）是粒子物理学标准模型中所预言的最后一种基本粒子（模型预言了62种基本粒子，已发现61种，包括质子、中子、电子、夸克等），以物理学者彼得·希格斯命名，是一种具有质量的玻色子，没有自旋，不带电荷，非常不稳定，在生成后会立刻衰变。
2012年7月4日，CERN（欧洲核子研究组织）宣布LHC（大型强子对撞机）的紧凑渺子线圈探测到两种新粒子，这两个粒子极像希格斯玻色子，但还有待物理学者进一步分析确定。
——维基中文百科【重难点】1．原子的电子层结构原子核是由质子和中子组成的，原子核与核外电子又一同构成了原子。
由于单质和化合物的化学性质主要取决于核外电子的运动状态，因此，在化学中研究原子结构主要在于了解核外电子运动的规律。
（如图1-1）图1-1 原子的结构图1-2 核外电子运动2．核外电子运动的特性核外电子运动无法用牛顿力学来描述，具有测不准性。
（如图1-2）（1）核外电子运动规律的描述电子云：电子在原子核外空间出现的概率密度分布。
（如图1-3）是p电子云的形状。
离核越近，电子云密度越大；离核越远，电子云密度越小。
（如图1-4）图1-3 p亚层结构图1-4 核外电子概率分布（2）核外电子运动状态的描述——四个量子数（n、l、m、m s）多电子原子中，决定能量的量子数是n、l。
（3）核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理及洪特规则。
根据n+0.7l的整数部分相同，近似分成若干近似的能级组。
3．原子结构与周期律元素周期律：元素的性质（原子半径、电离能、电负性、金属性等）随着核电荷数的递增而呈现周期性的变化。
一般而言，同一周期元素，从左到右原子半径逐渐减小，电离能和电负性逐渐增大，金属性减弱，非金属性增强。
同一族元素，从上到下原子半径逐渐增大，电离能和电负性逐渐减小，金属性增强，非金属性减弱。
周期表中共有7个周期，16个族（7个主族、7个副族、1个0族、1个第Ⅷ族）。
生命的物质基础及结构基础
生命的物质基础及结构基础
生命体的物质基础主要包括有机物和无机物。
无机物是构成生命体的辅助物质，包括水和无机盐等。
水是生命体内
最重要的无机物，它是生命活动的基本介质，参与到化学反应和调节温度等。
无机盐是包括钠、钾、钙、镁、磷等元素的化合物，它们在生命体内
起到调节酸碱平衡和细胞内外物质交换等重要作用。
生命体的结构基础主要包括细胞和组织。
细胞是构成生命体的最基本单位，具有自我复制和自我维持的能力。
细胞内含有细胞膜、细胞质和细胞核等结构。
细胞膜是细胞的外壳，由脂
质和蛋白质组成，起到控制物质进出细胞的作用。
细胞质是细胞内的液体，包含水和溶质等，承载着细胞内的化学反应。
细胞核是细胞内的控制中心，存储遗传信息，指挥细胞的生命活动。
组织是由相同或相似类型的细胞组成的结构。
生命体内包含多种不同
的组织，如肌肉组织、神经组织和上皮组织等。
不同的组织具有不同的功能，通过相互协作维持生命体的正常功能。
总之，生命的物质基础主要包括有机物和无机物，有机物是构成生命
体的主要组成部分，无机物则是辅助物质。
生命的结构基础主要包括细胞
和组织，细胞是生命体的基本单位，组织则是由相同或相似类型的细胞组
成的结构。
这些物质基础和结构基础相互作用，共同维持着生命的运行和
发展。
高三物质结构基础知识点
高三物质结构基础知识点一、原子的组成原子是物质的最小单位，由原子核和电子构成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电，电子带负电。
二、元素和化合物元素是由相同类型的原子组成的物质，可以用化学符号表示。
化合物是由不同元素的原子通过化学键连接而成的物质。
三、化学键化学键是原子之间相互吸引而形成的连接。
常见的化学键有离子键、共价键和金属键。
1. 离子键离子键是由正负电荷相互吸引而形成的化学键。
正离子和负离子通过电荷吸引在一起。
离子键通常形成于金属和非金属元素之间。
2. 共价键共价键是由电子的共用而形成的化学键。
共价键形成于两个非金属元素之间，它们共享电子对以达到稳定状态。
3. 金属键金属键是金属元素中的原子间的化学键。
金属元素的原子通过电子云相互吸引而形成金属键。
四、晶体结构晶体是由具有规则排列方式的原子或离子组成的固体。
常见的晶体结构有离子晶体和共价晶体。
1. 离子晶体离子晶体由正负离子组成，形成离子晶体的化学键为离子键。
离子晶体具有高熔点、易溶于水和良好的导电性。
2. 共价晶体共价晶体由共享电子对相互连接的原子组成，形成共价晶体的化学键为共价键。
共价晶体具有较低的熔点、溶于非极性溶剂，不导电。
五、金属结构金属结构是由金属原子组成的固体。
金属原子之间通过金属键相连，形成金属结构。
金属结构具有良好的导电性、导热性和延展性。
六、有机化合物有机化合物是由碳和氢以及其他元素构成的化合物。
有机化合物广泛存在于自然界和生物体内，包括烃类、醇类、酮类、醛类等。
七、分子结构分子是由原子通过共价键连接而成的结构单元。
分子结构决定了物质的性质和化学反应。
八、化学反应化学反应是指物质之间发生化学变化的过程。
常见的化学反应有氧化还原反应、酸碱中和反应、水解反应等。
九、化学式和化学方程式化学式是表示化学物质组成的记号，化学方程式是表示化学反应过程的式子。
化学方程式由反应物、产物和反应条件组成。
总结：高三物质结构基础知识点涵盖了原子的组成、元素和化合物、化学键、晶体结构、金属结构、有机化合物、分子结构、化学反应、化学式和化学方程式等内容。
第1章物质结构基础课件
1.1.4 概率密度和电子云
电子运动有规律，但无法确定其运动轨迹，而是 按一定的几率在空间出现。
概率－电子在某一区域出现的次数。 核外空间某些区域电子出现的机会多，概率大 核外空间某些区域电子出现的机会少，概率小
概率密度－电子在原子核外某处单位体积内出现的概
率。
电子云：|ψ |2的空间图象。通常用小黑点的疏密来表示。
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.
Ψ x, y, zΨ r,, RrY ,
↓
↓
径向波函数 角度波函数
具有波粒二象性的电子，已不再遵守经典力学规律，它 们的运动没有确定的轨道，只有一定的空间几率分布，即电 子的波动性与其微粒行为的统计性规律相联系。
1926年，奥地利物理学家薛定谔(E.schroding)提出了微 观粒子运动规律的波动方程：
2 2 2 82m x2 y2 z2 h2 (E V) 0
电子填入能级的顺序
多电子体系决定原子轨道能量的因素不仅与主
量子数 n 有关，还与角量子数 l 有关。
（1）当 l 相同时，轨道能级随 n 增加而升高。如： E1s < E2s < E3s < E4s， E2p < E3p < E4p
（2）当 n 相同时，轨道能级随 l 增加而升高。如： Ens < Enp< End < Enf。
（3）当 n 和 l 都不相同时，会出现能级交错现象。如： E4s < E3d。
第四章 物质结构基础
原子轨道角度分布图
n, l, m（
r，θ，φ）=R n, l （r）﹒Yl, m（θ，φ）
原子轨道角度分布图：由Y（θ ，φ ）对θ ，φ 作图所 得，表示电子可能出现的区域。
3. 概率密度和电子云
概率:电子在核外空间某处出现机会的多少称为概率。 概率密度: 电子在核外空间某处单位体积中出现的概率 称为概率密度。 电子云: 用小黑点的疏密表示原子核外电子出现的概率
密度的大小,这种图像称为电子云。
所以，电子云是概率密度大小的形象化描述。黑点密集 的地方，表示电子出现的概率密度大。
4. 量子数
核外电子的运动状态用波函数或原子轨
道来描述，波函数或原子轨道是由一些参数
来确定的，这些参数都是量子化的（取值不
连续），叫做量子数。
（1）主量子数（n） 【意义】描述电子出现概率最大的区域离核的距离 ，是决定电子能量高低的主要因素。 n越大，表示距 离越远，能量越高。 【取值范围】n只能取1，2，3，4…等正整数，常用 符号K、L、M、N…来表示。 （2）角量子数（L） 【意义】描述原子轨道或电子云的空间形状，在多 电子原子中与n共同决定电子的能量高低。 【取值范围】 L 只能取小于 n 的正整数。即对于给定 的n值，L可取0，1，2，3，…n-1，用符号 s,p,d,f…表示。
磁量子数 m 决定原子轨道在 空间的取向。同 一亚层（l 相同） 的几条原子轨道 在空间有不同的 取向，共有2l +1 种取向，每种取 向相当于一个原 子轨道。
m = 0, ± 1, ± 2, ..., ±l 数目 = 2l + 1
自旋量子数 m s
意义
电子层，决定核 外电子的能量和 离核的平均距离 。n 越大，电子 离核越远，电子 的能量越高。
物质结构基础试题及答案
物质结构基础试题及答案一、选择题1. 物质是由什么构成的？A. 分子B. 原子C. 电子D. 质子和中子答案：B2. 原子核由什么组成？A. 电子B. 质子和中子C. 原子D. 分子答案：B3. 元素的化学性质主要由什么决定？A. 原子核B. 电子C. 质子D. 中子答案：B4. 哪种粒子带有正电荷？A. 电子B. 质子C. 中子D. 分子答案：B5. 哪种粒子带有负电荷？A. 电子B. 质子C. 中子D. 分子答案：A二、填空题1. 原子由____和____组成，其中____带有正电荷，____带有负电荷。
答案：原子核，电子，质子，电子2. 原子核由____和____组成，它们都是不带电的粒子。
答案：质子，中子3. 元素周期表中的元素按照____和____的递增顺序排列。
答案：原子序数，电子层数三、简答题1. 描述原子的结构。
答案：原子由位于中心的原子核和围绕原子核运动的电子组成。
原子核由质子和中子组成，质子带有正电荷，中子不带电。
电子带有负电荷，位于原子核外的电子云中。
2. 什么是化学键？答案：化学键是原子之间通过共享、转移或吸引电子而形成的连接。
这种连接使得原子能够结合形成分子或化合物。
四、计算题1. 如果一个碳原子有6个电子，那么它有多少个质子？答案：6个2. 一个氧原子的原子序数是8，它的原子核中有多少个质子和中子？答案：氧原子的原子核中有8个质子和通常8个中子（氧的常见同位素是氧-16）。
第五章物质结构基础
5.1原子结构的近代概念
5.1.1氢原子光谱和玻尔理论 5.1.2微观粒子的波粒二象性 5.1.3波函数和原子轨道 5.1.4波函数和电子云的空间图像 5.1.5四个量子数
5.1.1 氢原子光谱和玻尔理论 经典物理学概念面临的窘境
Rutherford “太阳-行星模型 ”的要点 ：1.所有原子都有一个核即原子核(nucleus)；
象的图形称为电子云图。电子云不是一个 科学术语, 而只是一种形象化比喻.
不同运动状态的电子，电子云的形状是不相 同的，s 态的电子呈球形对称分布，在原子核 附近电子出现的概率最大。
p态电子云与角度有关，其电子云空间分布 图具有一定的方向性，呈“哑铃”形分布， 其几率密度最大的地方不是在原子核附近， 而是分别在三个坐标轴的方向上。
由于微观粒子具有粒子性和波动性，遵循 不确定原理和统计性，因此不能根据经典力 学的方法，用动量和坐标来描述核外电子的 运动状态，而只能用量子力学规律来描述。 微观粒子都具有波动性，可以用描述经典波 的方法来描述电子等微观粒子的运动状态。
任何微观粒子的运动状态都可以用一个波 函数来描述，通常波函数用(x,y,z)表示。
状态变化规律的基本方程之一，是二阶偏微分 方程。
对于一个质量为m的微粒来说，当它处于势 能为V的力场中运动时，其每一个定态可以用
满足这个方程的合理解的波函数来描写，与 每一个相应的常数E，就是微粒处在该定态
时的能量。
波函数是薛定谔方程的一个解。薛定谔方程
有无数个解，只有合理的解才能用作描述电子 运动状态的波函数。
（2）曲线是由若干个峰所组成的。它们符合 的规律是有n-l个峰。
（3）当n 相同，l 不相同时，虽然它们所具 有的峰数不一样，但是它们概率最大的主 峰却具有相似r值。