第二章物质结构基础概述世界上种类繁多、琳琅满目的物质，呈现出不同的性质，为什么？因为微观结构的差异，结构决定性质！为深入了解物质的组成、掌握结构和性质变化规律、驾驭化学反应，必须研究物质微观结构。化学是研究物质的组成、结构、性质及化学变化的规律的科学。2.1物质的状态Threestatesofsubstance：solid，liquid，andgas。为什么要介绍？描述物质的性质与状态之间的关系。描述物质的多少(浓度)。例如：实际气体与理想气体更接近的条件是(?)。A.高温高压；B.低温高压；C.高温低压；D.低温低压。1)Idealgasandrealgas1.气体2)Equationofstateofidealgas①描述理想气体存在的量之间的关系的方程式：pV=nRTp(Pascales,Pa)-pressure；V(metercube,m3)-volume;n(moles)-thenumberofmoles；R(molegasconstant)-8.314kPa·m3·mol-1·K-1；T(Kelvin)-temperature。②简化形式a.atconstantnandT(Boyle’slaw)：p1V1=p2V2b.atconstantnandp(Charle’s-GayLussac’slaw)：V1/T1=V2/T2c.atconstantpandT(Avogadro’slaw)：V1/n1=V2/n2BoyleCharle’sGayLussacAvogadro③方程式的其他形式：pV=(m/M)RT，pM=ρRT④应用：求未知量，为生产服务。n一定时，p1V1/T1=p2V2/T2；n变化时，pV=nRT。例:实验测得310℃，1101kPa下单质气态磷密度2.64g·dm-3，磷的分子式是什么？解：pM=ρRTM=ρRT/p=127.1g·mol-1,则磷分子中的原子数=127/31=4，气态磷的分子式为P4。n=n1+n2+…，T=T1=T2=…，V=V1=V2=…，p=p1+p2+…。Dalton3)Dalton’slawofpartialpressureDalton’slawofpartialvolumen=n1+n2+…，T1=T2=…=T，p1=p2=…=p，V=V1+V2+…。2.Alltheoxygenin450gKClO3canbeconvertedtoO2byheatinginthepresenceofacatalyst.Iftheoxygenwerecollectedoverwaterat20℃and100kPa,whatwouldbethevolumeofgascollected?1.Agaseouscompoundiscomposedof85.7%bymasscarbonand14.3%bymasshydrogen.Itsdensityis2.28g/Lat300Kand101kPa.Determinethemolecularformulaofthecompound.4)Equationofstateofrealgas[p+--------](V-nb)=nRTa(V/n)2Vreal>Videal，preal
表的副族，称为过渡元素。2.2原子结构和元素周期律宏观物体的运动特征：可描绘出它们的运动轨迹，可以确定它们某一时刻的位置和速度。核电荷数＝质子数＝核外电子数，原子直径：约10-10m。electronnuclear原子核及核外电子的模型质子(+)中子原子核(+)核外电子(-)原子微观粒子的运动特征：经历了从经典到现代的不断认识的过程。认识水平与当时理论科学的发展程度是密切相关的。1.原子的基本结构1)原子结构理论的发展JohnDalton’s原子模型(1808)J.J.Thomson’s原子模型(1898)E.Rutherford’s原子模型(1911)Bohr’s原子模型(1923)原子波动力学模型(1926)+++++++++---------Evolutionofthemodeloftheatom1808年，英国中学教师道尔顿明确地提出了原子论，理论要点是：每一种化学元素有一种原子；同种原子质量相同，不同种原子质量不同；原子不可再分；一种原子不会转变为另一种原子；化学反应只是改变了原子的结合方式。使反应前的物质变成反应后的物质。道尔顿认为原子是一个实心球体，不可再分。JohnDaltonJohnDalton’s原子模型(1808)①J.Dalton的原子学说道尔顿用来表示原子的符号，是最早的元素符号。他给出的许多分子组成是错误的。这给人以历史的教训－要揭示科学的真理不能光凭想象，客观世界的复杂性不会因为人类或某个人主观意念的简单化而改变。道尔顿原子论极大地推动了化学的发展。氢氧氮碳磷硫钾钡水一氧化氮二氧化硫氢氧化钾碳酸钡甲烷②J.J.Thomson(1856--1945)的原子“浸入模型”1895年11月8日，德国的伦琴发现了奇异的X射线，后来居里夫妇等对天然放射性的研究，以及1897年汤姆逊证明了射线是一种带负电的微粒。表明任何物质的原子都可放出带负电荷的电子。由于整个原子是电中性的，因此，原子内部一定带等量电荷的正电微粒。那么，这些电荷是如何分布的？伦琴居里夫妇J.J.ThomsonJ.J.Thomson’s原子模型(1898)1898年，威廉·汤姆逊认为原子是由带正电荷的球体及沉浸在这个正电荷球体里的电子所组成。电子均匀分布在原子内，能自由地运动，并受到一个指向原子中心的电力作用。1904年，在W.汤姆逊模型的基础上，J.J.汤姆逊认为正电球中的电子是分布在一些同心球或同心球壳上，该模型俗称为“葡萄干面包”模型。+++++++++---------③E.Rutherford(1871--1937)的原子“含核模型”J.J.Thomson的学生、英籍新西兰物理学家卢瑟福用α粒子(He2+)轰击金箔，发现粒子绝大多数不会发生偏转，极少数被折射或被反弹回来。说明了原子中存在一个几乎集中了全部原子质量、而大小仅为原子大小万分之一的带正电荷微粒，即原子核。卢瑟福的原子“含核式模型”(1911年)：每个原子中心有一个带正电荷的体积很小的原子核，核外为电子所环绕；原子核所带的正电荷等于核外电子所带的负电荷数；整个原子呈电中性，原子的质量几乎全部集中在原子核上。到此为止，在
前人认识的基础上，结合当时的最新发现，由卢瑟福提出的原子模型应该是很完善的。该模型建立在Newton经典力学理论基础上。根据该理论，电子在运动速度改变时，要发射电磁波，能量降低。结果是：(1)发射光谱连续；(2)原子煙灭。NewtonE.RutherfordE.Rutherford’s原子模型(1911)continuousspectrum实际情况如何呢？continuousspectrum2)TheemissionspectrumofthehydrogenatomandBohrtheory①spectrallinesofatomichydrogen--linespectrum+-H2gasEMradiationlinespectra656.3nm486.1nm434.0nm410.2nmprism高压放电管氢原子没有煙灭及发射不连续光谱的事实，说明原子结构经典模型错误。氢、氦、锂、钠、钡、汞、氖的发射光谱(从上到下)氢原子光谱特点：不连续的线状光谱；谱线波长分布服从Balmer公式：--=R∞(----------)221n211λ式中，λ-波长，(m)，n-大于2的正整数。R∞-Rydberg常数，1.097373107m-1，n=3，Hα谱线，n=4，Hβ谱线，n=5，Hγ谱线，n=6，Hδ谱线。后又在紫外和红外区发现氢光谱的其他谱线，波长服从Rydberg公式：--=R∞(----------)n121n2211λn1、n2：为正整数，且n1
方法 ，是过分忽略了粒子的研究方法；在实物理论上，是否发生了相反的错误呢？我们是不是把粒子图象想得太多，而过分地忽略了波的图象？”a.Thewave-particledualnatureofbylightEinsteinphotoelectrictheory,interference,diffraction,andphotoelectriceffectofphoton.E=h·ν=m·c2，p=m·c=E/c=h·ν/c=h/λb.Thewave-particledualnatureofelectron.deBrogliedeBroglie提出，电子、质子、中子、原子、分子、离子等实物粒子都具有波粒二像性，波长服从：λ=h/m·vm：微粒质量，v：运动速度，h：普朗克常数。3年之后(1927年)，C.J.Davisson(戴维逊)和L.S.Germer(革末)的电子衍射实验证实了电子运动的波动性-电子衍射图是电子“波”互相干涉的结果，证实了deBroglie的预言。电子衍射实验(diffractionofelectron)晶体(光栅)底版窄缝电子束electrondiffractionpatternelectronbeamelectrongunmetalpaper能量：粒子性衍射现象：波动性电子的波粒二象性微观粒子电子的质量：9.110-31kg，运动速度：1106m.s-1，则其波动的波长为0.72nm(而电子的直径约为10-6nm)。宏观粒子子弹的质量：1.010-3kg，运动速度：1103m.s-1，则其波动的波长为6.62510-25nm(而子弹的直径约为106nm)。德布罗意的预言将微观粒子的波长λ、质量m和运动速度v之间用普朗常数h(6.625×10-34J·s)联系起来：λ＝h/(mv)。计算表明，宏观物体的波长太短，根本无法测量，也无法察觉，因此我们对宏观物体不必考察其波动性，而对高速运动着的质量很小的微观物体，如核外电子，就要考察其波动性。实物颗粒的质量、速度与波长的关系6.610-231.01031.010-2枪弹1.110-22302.010-1垒球122.41022.310-25Xe原子(300K)721.41036.610-27He原子(300K)125.91079.110-3110000V加速的电子371.91079.110-311000V加速的电子1205.91069.110-31100V电压加速的电子12005.91059.110-311V电压加速的电子波长λ/pm速度v/(m.s-1)质量m/kg实物Heisenberg牛顿力学研究质点运动时，由F=ma，可求出加速度a。由公式：v1=v0+at，s=v0t+1/2at2，可以同时测得某一时刻t时质点的位置，速度和动量。测不准原理：1927年德国物理学家海森堡提出了一个重要的定量关系式：x·p-----，对于象电子这样的微观粒子，不可能同时准确地确定它们某一时刻的位置和速度。也就无法描绘出它们的运动轨迹。h2πp=px·/2π②TheHeisenberg’suncertaintyprinciple例：核外运动的电子，其质量m=9.1110-31kg，位置的测不准量Δx=10-12m，求速度的测不准量Δv。解：原子半径一般以Å为单位，其数量级为10-10m。因此，表示原子内部的电子的位置，粗略地看应该有Δx=10-12m。这种精确程度并不能令人满意。Δv-----------=--------------------------------=1.16108m·s-12πmΔxh6.62610-3423.149.1110-3110-12速度的测不准量v已经达到了光速的量级，根本无法接受，何况这还是在x并不令人满意的基础上计算出来的。上例说明了的确不能同时测准微观粒子的位置和动量。对于质量较大的宏观物体，测不准原理没有实际意义，例如子弹，m=10g，看其x和v的大小。问题的关键就在于电子质量m=9.1110-31kg，非常小。的数量级约为10-4，这在微观世界是很大的数字。h2πm------可见，位置和动量的准确程度都将令人十分满意。x/m：10-610-910-12v/m·s-1：10-2610-2310-20微观粒子的波粒二象性和测不准原理使人们认识到不能用经典的牛顿力学来描述微粒，玻尔理论认为电子在固定不变的圆形轨道上运动是不对的。只能采用统计方法，对微粒运动作出概率的判断，从而推出核外电子的运动规律。合理的模型只能在测不准原理的限制之内，用一个代表原子性质和行为的抽象的
方程式来描述，而不能像玻尔所描述的那种轮廓鲜明的模型。原子的波动力学模型(1926)③ThewavefunctionandSchrodingerequation由于电子具有波粒二象性，类似于电磁波，因此可以用一个波函数来描述电子的运动特征。波函数是一个三维空间的函数。电子是围绕着原子核的三维波。Ψn,l,m(x,y,z)B.TheSchrodingerEquation：波函数的二阶偏微分方程。1927年奥地利物理学家薛定谔(E.Schrodinger)从物质波的概念和测不准原理出发，用统计方法提出了一个量子力学的基本方程—微粒波动方程式(薛定谔方程)。A.TheWaveFunctionSchrodinger式中：--波函数，E--能量，V--势能，m--微粒的质量，--圆周率，h--普朗克常数。坐标变换：在解薛定谔方程的过程中，要设法使3个自变量分离；但在直角坐标系中：r2=x2+y2+Z2，无法使x、y、z分开；因此，必须作坐标变换，即：直角坐标系→球坐标系。V=------ze2r2------+------+------+------(E-V)=0x222z2y28mh2将直角坐标三变量x，y，z变换成球坐标三变量r，，。φyzxor根据r，，的定义，x=r·sincosy=r·sinsinz=r·cosr2=x2+y2+z2n,l,m(x,y,z)=Ψn,l,m(r,θ,φ)=Rn,l(r)·Yl,m(θ,φ)=Rn,l(r)·Θl,m(θ)·Φm(φ)---·---(r2·---)+--------·---(sinθ·----)+--------·-----+------(E+-----)=01r2rr1r2sinθθθ1r2sinθ22φ8πmh2ze2r在限定条件下，求解薛定谔方程，得到相应解(n,l,m)(x,y,z)和E。这些特定解表示原子中电子的某种运动状态及对应的能量。E=-----2.71910–18Jz2n2为了使方程得到有意义的解，必须引入量子数。(1)解Rn,l(r)方程时，引入主量子数n：1，2，3，…，∞。(2)解Θl,m(θ)方程时，引入角量子数l：0，1，2，…，n-1。(3)解Φm(φ)方程时，引入磁量子数m：0，±1，±2，…，±l。n=1，l=0，m=0(1s)……n=2，l=0，m=0(2s)l=1，m=-1(2py)m=0(2pz)m=1(2px)n=3，l=0，m=0(3s)l=1，m=-1(3py)m=0(3pz)m=1(3px)m=-2(3dxy)m=-1(3dyz)m=0(3dz2)m=1(3dxz)m=2(3dx2-y2)l=2,C.TheWaveFunctionandAtomicOrbitsThephysicalmeaningofawavefunction：曾引起许多科学家的争论(玻-爱论战)。Ψ本身无意义，但Ψ2有意义(概率密度)。每一种波函数的解对应电子一种运动状态，沿用为一个原子轨道。πa031e–r/a01s2s2pz2px2py轨道Ψ(r,θ,φ)R(r)Y(θ,φ)2πa031e–r/2a0412-ra02πa031e–r/2a0cosθ41ra02πa031e–r/2a0sinθcosφ41ra02πa031e–r/2a0sinθsinφ41ra02a031e–r/a08a031e–r/2a02-ra024a031e–r/2a0ra04π14π14π3cosθ4π3sinθcosφ4π3sinθsinφ求解薛定谔方程时，引入了三个量子数n，l，m，此外还有一个描述电子旋转状态的量子数ms，四个量子数对于描述电子的能量、原子轨道的形状和空间伸展方向以及多电子原子核外电子的分布是非常重要的。a.主量子数nD.Thephysicalmeaningforfourquantumnumbers取值1，2，3，4，……，。为正整数(自然数)，光谱学上用：K，L，M，N……表示。意义：表示原子轨道的大小，核外电子离核的远近，或者说是电子所在的电子层数。n=1表示第一层(K层)，离核最近。n越大，离核越远。n的数值大，电子距离原子核远，则具有较高的能量。对于H原子，n=1，E=-2.71910–18J；n=2，E=-2.71910–18J/4；……；n=，E=0，即自由电子，其能量最高，为0。E=-----2.71910–18Jz2n2主量子数n只能取1，2，3，4等自然数，故能量只有不连续的几种取值，即能量是量子化的。所以n称为量子数。单电子体系，能量完全由n决定。但多电子体系的能量同时要受到其它量子数的影响，不完全取决于n。E1s
原则 (Thebuilding-upprinciple)a.泡利(Pauli)不相容原则：一个原子中不可能有完全相同状态(四个量子数：主量子数，角量子数，磁量子数和自旋量子数)的两个电子，每个原子轨道最多可容纳2个自旋相反的电子。Pauli’sexclusionprinciple:inagivenatomnotwoelectronscanhavethesamesetoffourquantumnumbers.Paulib.最低能量原则：核外电子分布尽可能优先占据能量较低的轨道，以使系统能量处于最低。Electronenterstheemptyorbitalhavingthelowestenergy.c.洪德(Hund)规则：在能量相等的轨道上，自旋平行的电子数目最多时，原子的能量最低。所以，在能量相等的轨道上，电子尽可能自旋平行地多占据不同的轨道。洪德规则的补充：能量相等的轨道全充满或半充满或全空的状态比较稳定。ThelowestenergyconfigurationforanatomistheonehavingthemaximumnumberofunpairedelectronsallowedbythePauliprincipleinaparticularsetofdegenerateorbital.有了轨道近似能级图和电子排布三原则，可将多电子原子的电子排布出来。①K的原子序数为19，1s22s22p63s23p63d1。不符合能量最低原理，正确排布为：1s22s22p63s23p64s1。②洪特规则应用实例不符合保里不相容原理和洪特规则，正确的方式是占用两个不同的p轨道。③7N原子的电子排布1s22s22p32p2:2p2：将原子序数为6的C的2p的电子排布写作：Cu：[Ar]4s13d10Cr：[Ar]4s13d5等价(简并)轨道全充满、半充满或全空的状态比较稳定。全充满：s2，p6，d10，f14；半充满：s1，p3，d5，f7；全空：s0，p0，d0，f0。洪德规则特例的应用：a.29Cu：1s22s22p63s23p64s13d10(正确)1s22s22p63s23p64s23d9(错误)b.24Cr：1s22s22p63s23p64s13d5(正确)1s22s22p63s23p64s23d4(错误)④洪德规则的特例3)核外电子分布和周期性和元素周期表①不同物质的原子核的质子数不同，核外电子数不同。其核外电子按上述原则排列在各能级轨道上。由于电子数不同，最终导致最外层轨道上排列的电子数不同。HHeLiNaBeMgBAlCNOFNeArSiPSCl②任何化学变化和反应，只能影响最外层电子的排布或电子数的变化，因此，物质化学性质与外层排布电子数密切相关。③当核外电子数逐渐增加，外层电子数周期性的变化(从ns1开始，到ns2np6结束)，致使物质化学性质周期性的变化。把这种变化有规律的排列起来，就是元素周期表。Mendeleev门捷列夫的第一张元素周期表(1869)H1Be9.4Mg24B11Al27.4C12Si28N14P31O16S32F19Cl35.5Na23K39Ca40?45?56?60In75.6Li7Ti50Zr90?100V51Nb94Ta182Cr52Mo96W186Mn55Rh104.4Pt197Fe56Ru104.4Ir198Co59Pd106.6Os199Cu63.5Ag108Hg200Zn65.2Cd112?68U116Au197??70Sn118As75Sb122Bi210?Se79.4Te128?Br80I127Rb85.4Cs133Tl204Sr87.6Ba137Pb207Ce92La94Di95Th118?元素周期表a.thenumbersofelementineveryperiodunfulfilled(50)8s7d6f5g8s8unfulfilled(32)7p6d5f7s7326p5d4f6s6185p4d5s5184p3d4s483p3s382p2s221s1totalelementsorbitalsperiods–block：ns1~2(IA,ⅡA)p–block：ns2np1~6(ⅢA~ⅦA,0)d–block：(n-1)d1~8ns1~2(ⅢB~ⅦB,Ⅷ)ds－block：(n-1)d10ns1~2(ⅠB,ⅡB)f–block：(n-2)f1~14ns2(lanthanideandactinideseries)(在d区和f区有例外。)b.period&group周期数=电子层层数主族元素的族数=最外层的电子数副族元素的族数=最外层的电子数+次外层d电子数(除ⅠB、ⅡB、Ⅷ族外)c.block原子的基本性质如原子半径、氧化值、电离能、电负性等都与原子的结构密切相关，因此也呈明显的周期性。4)Thebasicpropertiesofelements核间距离的一半，有金属半径(金属晶体中相互接触的两金属原子核间距的一半)和共价半径(同核双原子分子以共价键连接时，核间距的一半)，范德华半径(稀有气体分子晶体中两原子核间距的一半)。a.atomicradius同周期中，原子半径随原子序数的增加而减小，同族元素则随之增加而增加。1A2A3A4A5A6A7A0132156227248265112160197215222851431301671707711312214014676110120140150733731727110311098119114112142133131(141)(140)169Fr---Cs0.235Rb0.216K0.203Na0.157Li0.123H0.037Ra---Ba0.198Sr0.192Ca0.174Mg0.136Be0.089At---Po0.153Bi0.152Pb0.154Tl0.155I0.133Te0.137Sb0.141Sn0.140In0.150B0.114Se0.117As0.121Ge0.122Ga0.125Cl0.099S0.104P0.110Si0.177Al0.125F0.064O0.066N0.070C0.077B0.088Rn---Xe---Kr---Ar---Ne---He---①同一主族自上而下，半径增大。？(电子层数增加)同一副族自上而下，半径增大，但不明显。？(镧系收缩)②同一周期从左向右，半径减小。？(核电荷增加，对外层电子吸引力增强。)但主族比副族减小幅度大。？主族新增加的电子填充在最外层，对同层电子屏蔽系数0.30；而副族新增加的电子填充在(n-1)d，屏蔽系数0.85。半径变化规律:原子核电荷数增多，对核外电子的吸引力（还有电子之间的排斥力）增强（占优势的作用），原子半径变小。短周期：左右，大小长周期：左右，大(ⅰA)小(ⅷ)大(ⅱB)小(ⅶA)d10电子对外层电子的屏蔽作用强，对外层电子的斥力大，所以，电子充满d轨道后的原子半径有所增加(ⅷⅱB)。f区的内过渡元素原子半径减小幅度更小，因为新增加的电子填充在(n-2)f，屏蔽系数1.00。b.Theoxidationnumberandvalence氧化数：化合物中某元素所带形式电荷数(表观电荷数)。化合价：某元素原子的成键数目。在CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中，C的氧化数分别为-4，-2，0，+2，+4，而化合价都为4。氧化数与原子结构：氧化数与原子价电子数相关。☆主族元素：最高正氧化值从ⅠA到ⅦA由+1升高到+7，最高正氧化值等于元素的族数。☆副族元素：ⅠB到ⅦB到Ⅷ族，最高正氧化值等于族数(ⅠB除外，ⅠB最高正氧化值为2。)c.ionizationenergy金属性表示元素在化学反应中失去电子的能力；非金属性则表示元素得电子的能力。元素的非金属性（金属性与它相反）非金属性非金属性气态原子失去一个电子成为+1价离子所需的能量(I1)。+1价气态离子失去一个电子成为+2价离子所需的能量(I2)。电离能随原子在周期表中的位置而变化①同一主族自上而下，电离能减小。？主族元素同一周期从左到右，电离能增大。？②副族元素电离能变化不大。？电离能变化规律:电离能电离能11000936065605160385022951255Cl12000878072305770394526651527Ar27000849069604565337522601005S2120062704950290518901060P16100435032201575780Si1160027401815580Al77301445735Mg4560495NaI7I6I5I4I3I2I1elementsuccessiveionizationenergiesforalltheperiod3element(kJ/mol)电离能/eV302520151050304050602010原子序数HeNeArKrXeLiNaKRbCsH1A2A3A4A5A6A7A04008001200160020002400ionizationenergy(kJ·mol-1)HLiBeBCNOFAlNaKMgCaGaSiGePAsSSeClBre.electronaffinityenergy气态原子获得一个电子形成气态-1价离子所释放的能量。X(g)+e-=X-(g)+A1(A>0，放热)（吸热为负，放热为正，与焓的相反）HHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCa-50-100050100-150-200-250150200250300350kJ/mol电负性表示原子在分子中吸引电子的能力，其值越大，吸引电子的能力越强。电负性变化规律：①同一周期从左到右，电负性增大；②同一主族自上而下，电负性递减；③副族元素电负性变化不明显。电负性判据：衡量元素金属性或非金属性的强弱。小于2，金属元素大于2，非金属同一元素氧化态不同，电负性不同。e.ElectronegativityFr0.7Cs0.79Rb0.82K0.82Na0.93Li0.98H2.20Ra0.9Ba0.89Sr0.95Ca1.00Mg1.31Be1.57At2.2Po2.0Bi2.02Pb2.33Tl2.04I2.66Te2.1Sb2.05Sn1.96In1.78B2.96Se2.55As2.18Ge2.01Ga1.81Cl3.16S2.58P2.19Si1.90Al1.61F3.98O3.44N3.04C2.55B2.04Rn---Xe---Kr---Ar---Ne---He---ElectronegativityincreasesElectronegativityIncreasesIAIIAIIIAIIBVIIA0IIIBVIIIIB失去电子的倾向增加层数增加核对外层电子的约束力减弱得电子的倾向增加层数减少核对外层电子的约束力增强核的电荷数减少，半径增加，失电子倾向增加核的电荷数增加，半径减少，失电子倾向减少易得电子形成稳态易失电子形成稳态规律相同但变化不明显2.3化学键(chemicalbond)diamond(金钢石)graphite(石墨)fullerene(富勒烯)分子是物质独立存在并保持其化学特性的最小微粒，物质的性质主要取决于分子的性质，而分子的性质是由分子的结构决定的。因此，要了解物质的性质，首先就要了解分子本身的结构-----化学键；同时还要了解分子间的作用情况----分子间作用力。化学键：大多数物质通过某种强的相互作用将两个或多个原子(离子)结合成分子，这种分子内相邻原子间的强烈的相互作用就称为化学键。分子间作用力：VanderWaalsforce，(hydrogenbond)1.离子键当电负性较小的活泼金属和电负性较大的活泼非金属元素相互靠近(反应)时，前者易失去电子成为正离子，后者易得到电子成为负离子，从而正负离子之间以静电引力结合在一起，形成了离子型化合物。ionicbondcovalentbondmetallicbond。化学键Cs+Cl-Na+Cl-生成离子键的条件：原子间电负性相差一般要大于2.0。Na++Cl-NaClNaCl(5)ioniccharge：离子电荷越高，对反离子的吸引力越大，化合物熔点越高。如CaO-2590℃；KF-856℃。(1)nature：electrostacticattractionbetweenanion(Mn+)&cation(Xn-)。(2)characteristics：non-directional，non-saturated。(3)r+/r-越大，周围异号离子越多。(4)ionicradii：d=r++r-吸引力(正负离子间)=排斥力(电子间、原子核间)离子半径越小，离子间的吸引力越大，离子化合物的熔点、沸点越高。r(pm)：60(Li+)95(Na+)133(K+)m.p.(℃)：1040(LiF)995(NaF)856(KF)r(pm)：99(Ca2+)133(K+)132(O2-)133(F-)(6)electronicconfigurationofion：2e：Li+--1s2；Be2+--1s28e：F---2s22p6；Cl---3s23p6；S2---3s23p6；O2---2s22p618e：Ag+--4s24p64d10；Hg2+--5s25p65d1018+2e：Sn2+--4s24p64d105s2；Pb2+--5s25p65d106s29~17e：Fe2+--3s23p63d6；Cr2+--3s23p63d3；Mn2+--3s23p63d52.共价键由相同原子形成的单质分子(如H2、O2、N2)和由电负性相近的元素原子形成的化合物(如HCl、H2O、NH3)不能用离子键理论解释。因为原子的核外电子间是互相排斥的，原子之间不应结合在一起。为了解释以上事实，可用共价键理论。当同种元素或电负性相差不是很大的不同种元素相互靠近(反应)时，一般以共价键结合形成共价单质或共价化合物，即生成分子的两原子分别提供未成对电子参与成键，这些电子为两者共有。共价键形成过程理论解释有两种：价键理论(valencebondtheory-VB)和分子轨道理论(moleculeorbitaltheory-MO)。1)价键理论①Lewis’sclassicaltheory(1916)：a)分子中原子通过共用电子对形成共价键。b)每个原子尽可能达到稳定的稀有气体原子的电子构型。不足：不能解释电子为什么不互相排斥。HH...OONN...②Heitler-Londontheory(1927)：用量子力学理论处理两个氢原子形成氢分子过程，体系能量变化情况。a)自旋相反的单电子原子可配对形成共价键；b)原子轨道成键满足最大重叠原理。R0D0ER-458KJ/mol74pma.电子配对原理：当两个原子各有一个自旋相反的未成对电子时，可配对形成稳定的、公用的共价单键。有两个或三个单电子可形成双键或三键。b.能量最低原理：自旋相反的单电子配对使体系能量降低。c.原子轨道最大重叠原理：原子轨道重叠越大，两核间电子概率密度越大，形成的共价键越牢固。价键理论基本要点：总之，价键理论认为，共价键是有自旋相反的电子配对，按原子轨道最大重叠方式形成，使体系能量最低。③Pauling-Slatertheory：对前两个理论加以系统化。4)propertiesofcovalentbond：原子轨道在空间的不同伸展方向决定了共价键具有方向性，也决定了共价分子的空间构型。HCl1s2p++ClHyx++--xy2pxHH2py1s1sH2OOa.结合力的本性是电性的。b.共用电子对不是固定在重叠区。c.saturated。d.directional。5)typesofcovalentbond-σbondandbondσbondbond正常共价键(表示“—”,σ—,—)配位共价键(表示“”,σ,)++--xpx-px+-x+px-s++xs-s++zzx--yypz-pz++--zzyypy-pyx例2：说明O2中的共价键类型。O2中的共价键为一个“σ–bond”、一个“π–bond”。zy+x-+---++Oxy+z+-+--+O+HHHHH2中的共价键为“σ–bond”。例1：说明H2中的共价键类型。N2中的共价键为一个“σ–bond”、两个“-bond”。例3：说明N2、CO中的共价键类型。OC+OCCO中的共价键为一个“σ–bond”、一个“-bond”、一个由O到C的“→bond”。zy+x-+---++Ny+zx-+---++N价键理论较好地说明了共价键的本性，但对分子结构中的某些特征仍不能进行圆满解释。如：C-1s22s22px12py1只能形成两个共价键，键角应为90º，实际上，在CH4、C2H4、C2H2中与其他原子都形成4个共价键。1s22s22px12py12pz0共价键参数键长：分子中成键两原子核间的距离。键角；分子中相邻两键间的夹角。键能：298.15K、100kPa时，断开单位物质的量的气态物质的化学能而生成气态原子所需的能量。2)hybridorbitaltheory①basicconcepthybridization：为提高成键能力使分子更稳定，不同类型的原子轨道趋向于重新组合成具有不同能量、形状、方向的新原子轨道(hybridorbital)。轨道杂化特征：(1)能量相近(ns-np)，(ns-np-nd)，[(n-1)d-ns-np];(2)成键能力增强;(3)轨道数目前后相同;(4)轨道空间取向不同.+xyzxyzhybridizationsorbitalpxorbitalxzyxzyxzy
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