第五章物质结构基础PPT课件

1927年，Davisson(戴维逊）、Germer(盖末）通过电子衍射证实了 de Broglie（德布罗伊）的假设，即电子和光子一样具有波粒二象性。
X 射线衍射图
电子衍射图
1.2.4 元素性质变化的周期性
1．原子半径 共价半径 金属半径 范德华半径 2．电离能 （I） 3．电子亲和能(EA)
4．电负性( ) [Kai]
电负性值是一个相对值，没有单位。 电负性呈周期性变化， 同一周期，从左至右依次增大， 同一族中，从上到下，依次减小。 过渡元素的电负性值无明显规律。
电负性除判断元素的金属性和非金属性的强弱外，对于判断化学 键的极性，对理解化学键的反应和性质都有重要的作用。
5.氧化数 元素的氧化数与原子的电子构型，特别是价电子层结构密切相关。
多数元素的最高氧化数等于其原子的价层电子总数。
价电子层是指元素原子在形成化学键时，电子构型可能发生改变的 那些电子亚层。
对于主族元素，价电子层就是最外电子层； 对于副族元素，往往还有次外层的d亚层。
价电子是指元素的原子中能用来参与反应形成化学键的电子。
例如 镁
氯 铬 锆
价电子层构型
3s2 3s23p5 3d 54s1 4d 25s2
随着失去电子数的增加，其电离能依次增大。电离能的 大小，反映了原子失去电子变成正离子的难易。
I1 越小，原子越易失去电子，元素的金属性越强。
I1 越大，原子越难失去电子，元素的金属性越弱。
电离能的大小主要取决于:
原子的核电荷 原子半径 原子的电子层结构
思考题
同一周期的元素，
从左到右，I1总的趋势是增大； 从左到右，有效核电荷增加，原子失去电子越来越困难； 同一族的元素，
3．E.Ruthorford的“含核”原子模型
——认为原子中心有一个小而重的带正电荷的原子核， 核外有电子绕核的外围作空间运动。
4．Bohr原子模型
——指出微观粒子运动具有量子化的特征，提出了关于原子轨道能 级的概念。
1．波粒二相性
1.1.2、原子结构的近代概念
2．运动的统计性
1 波粒二象性
对于光的本性，曾经有微粒说、波动说的长期争论，后来确认光 既具有微粒性，又具有波动性，称为波粒二象性。
。 及其变化规律
万事皆有缘 宏观物质的性质、变化规律缘由于微观物质。
化学研究什么？
1.1.1、 经典原子模型
1．J. Dalton原子模型 ——原子是物质的不可再分的最小实心微粒。
19世纪末，X射线、电子射线被发现，结果表明原子是可以分割的， 不是最后质点。
阴极射线
2．J.J.Thomson的“浸入式”原子模 型 ——认为原子是由带正电的均匀连续体和在其中 运动的负电子构成。
例 重 25g的子弹，飞行速度为 9.0×102m.s－1 其 = 2.94×10－35m
重 9.1×10－28 g电子，运动速度为 3×106m·s－1， 其 = 2.4×10－10m
可见，对于宏观物质，其波动性微乎甚微，可以忽略，但对于微观 微粒，其波动性相对较大，成为重要性能。
因此，对于电子、质子、中子、原子、分子等微观粒子，就必须考虑 其波动性，就是说，微观粒子都具有波粒二象性。
5. 氧化数
1．原子半径
同一周期中： 主族元素随着核电荷数的增加（自左至右），原子半径依次缩小（邻 近元素相差约10pm）。自上而下 原子半径依次增大。
副族元素随着核电荷数的增加，原子半径略有减小（镧系半径减小极 其缓慢，不足1pm——镧系收缩）
2．电离能 (I)
使一个气态的基态原子失去一个电子变成一个气态的一价正离子所 需要的能量，为该原子的第一电离能（I1）， 在相同条件下，从气态的一价正离子再失去一个电子变成一个气态的 二价正离子所需要的能量，为该原子的第二电离能（I2），余此类推。
电子亲和能定较困难，目前尚难于用作定量衡量非金属性强弱的依据。
4．电负性 ( ) [Kai]
电负性综合考虑了Байду номын сангаас离能和电子亲合能，它以一组数值的相对大 小表示元素原子在分子中对成键电子的吸引能力，称为相对电负 性，简称电负性。
元素电负性数值越大，原子在形成化学键时对成键电子的吸引 力越强。
金属元素的电负性一般在2.0以下。 非金属元素的电负性 一般在2.0以上， 最活泼的非金属元素氟的电负性值为4.0。
从上到下，I1随原子半径的增大而减小。
从上到下，原子半径增大，核电荷虽然也增加，但由于内层电子数 增加，屏蔽效应显著增加，核对外层电子的吸引作用被屏蔽作用所 削弱，故外层电子易失去。 另外应注意： 当电子数处于半充满或全充满时，其I1较大，如N的I1比C和O都大。
思考题
Li Be B C I2 1475 421 581 564
第5章 物质结构基础
5第 章
物质结构基础
1
目录
1.1 原子结构的近代概念 1.2 原子核外电子的排布和元素周期律 1.3 化学键和分子构型 1.4 共价分子的空间构型 1.5 分子间力和氢键 1.6 晶体结构
物质世界五光十色、千变万化
归根结底
由物质的组成、结构决定
研究物质世界，就是研究物质的组成、结构、性质
NO
F
Ne
684 812 808 949
从左到右，总的趋势是逐渐增大，但 Li+（2s°），B+（2s2），O+（2P3）格外大，为什么？
3．电子亲和能（EA)
气态的基态原子获得一个电子形成一个气态的负离子所放出的能量， 为该原子的电子亲和能E1（取正值）；依次还有E2……。 电子亲合能的大小反映了原子获得电子的难易。 E1越大，原子越易获得电子，元素的非金属性越强。 亲合能数值越大，则气态原子结合一个电子释放的能量越多，与电子 的结合越稳定，表明该元素的原子越易获得电子，故非金属性越强。 反之亦然
价电子数
2 7 6 4
1.3 化学键和分子构型
化学上将原子（或离子）间相互结合的强烈作用力称为化学键。 由于元素的电负性不同,相互形成的化学键有多种类型,通常有离 子键、共价键、金属键等，也不能用一种理论解释。
物质波的概念
1924年de Broglie在光的启发下提出一切物质都具有粒子性和 波动性 ，即波粒二象性
把作为粒子特征的动量P和表现波特性的波长联系起来。
E
P=
=
V
E为粒子的能量； P为粒子的动量； h为普朗克常数；
h
h
h
V
=
或 ＝ p
为粒子物质波的波长； 为粒子物质波的频率； v为粒子物质波的运动速度。