大学无机化学.doc

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1、无机化学（上）I原子结构1.波函数与原子轨道①波函数由三个量子数（m、n、l）确定，原子轨道由四个量子数决定（n、m、l、ms）②一定的波函数表示一种电子的运动状态③原子轨道区别于经典轨道，他只是代表原子中电子运动状态的一个函数，代表核外电子的一种运动状态，是波函数的线性组合（波函数是原子轨道的数学表达形式，原子轨道是波函数的图像表达形式）④几率密度——波函数的平方：空间某处单位体积内电子出现的几率，是电子云的形象化图形。⑤原子轨道的角度分布图（a）(b)⑥电子云的角度分布图⑦电子云径向分布图a.s电子云的峰值

2、数等于主量子数b.p电子云的峰值数等于主量子数减一c.d电子云的峰的个数（峰值）等于n-2例：峰值数=主量子数n-角量子数l2.四个量子数（1）主量子数na.取值12…n正整数Klmnopb.物理意义：*决定电子层数（主量子数=电子层数）*决定电子能量的重要因素（n值越大，能量一般越高）（2）角量子数l-8-a.取值012…n-1b.物理意义：*表示原子轨道或电子云的形式*同一电子层具有不同状态的分层（能级）*与电子的能量有关（l越大，能量一般越高）n、l决定了电子能量※n、l决定电子能量高低，一者确定则电子能量与另

3、外一量子数成正相关，抑或按照申泮文老师的经验公式E相对=n+0.7L作比较（3）磁量子数ma.取值0±1±2…±Lb.物理意义：*决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向（l、m决定了电子云的形状）*与电子能量无关（4）自旋量子数a.取值：±b.物理意义：电子的自旋方向※在取值上n决定l,l决定m3.核外电子排布（1）能级组的划分：（1s）(2s2p)(3s3p)(4s3d4p)(5s4d5p)(6s4f5d6p)(7s5f6d7p)→能量增加※*能级组内各能级间能差小，能级组间能差大*s能级中有1个轨道p分层有3个轨道

4、d分层5个f分层7个，每个分层中的不同轨道能量相同，互称简并轨道（等价轨道）（2）排布规则：*能量最低原理;从第一能级组开始向后依次填充*保里原理：同一原子中没有四个量子数相同的电子（同一原子中没有运动状态相同的电子）→#每个轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子;每个电子层原子轨道总数为n*洪特规则：电子分布到能量相同的等价轨道时，总是尽量以自旋方向相同单独占据简并轨道※洪特特例：等价轨道半充满、全充满、全空状态比较稳定，因此例如24号元素Cr的电子结构为[Ar]3d4sNOT[Ar]3d4s4.屏蔽效应：内层电子对外

5、层电子的排斥作用抵消部分原子核对该层电子的吸引力（忽略外层电子对该层的作用）（1）电子能量公式E=-eV（Z为核电荷数，为屏蔽常数）(2)Slater规则计算屏蔽常数：*将电子分组为：（1s）(2s2p)(3s3p)(3d)(4s4p)(4d)(4f)(5s5p)…*外层电子对内层电子无屏蔽作用-8-*被屏蔽电子为ns、np时，则n-1层对它们的屏蔽常数为0.85，小于n-2各电子对它们的屏蔽常数为1.00*1s轨道上2个电子间屏蔽常数为0.3其他n相同的各分层电子间的屏蔽常数为0.35*被屏蔽的电子为nd、nf时，

6、其左边对其屏蔽常数为1.00例：计算铝原子中其他电子对一个3p电子的屏蔽常数Al1s2s2p3s3p=0.35*2+0.85*8+1.00*2=9.505.钻穿效应*电子的钻穿效应作用越大，受到的屏蔽作用越小，受核的引力越大，能量越低，原子越稳定，导致能级交错的现象。*3s3p3d轨道上电子钻穿效应依次减弱6.元素分区（1）s区元素：最后一个电子填充在s分层上结构特点nsIA族IIA族（1）p区元素：IIIA~~VIIA和零族元素nsnp（2）d区元素：IIIB~VIII(n-1)dns(元素的族序数等于最高能级组中

7、电子数)（3）ds区元素：IBIIB（n-1）dns(元素的族序数等于最外层电子数)（4）f区元素(内过渡元素)：镧系鋨系（n-2）f(n-1)dns7.元素基本性质的周期性变化（1）原子半径*范德华半径：没有形成化学键而只靠分子间作用力相接近的两原子间距离的一半*金属半径：看作是球形金属原子堆积的金属晶体核间距的一半*共价半径：两原子以共价键连接时，它们核间距的一半※原子半径的周期性变化：*短周期中由左及右半径减小（因为由左及右核电荷吸引增大，同时新填充电子间相互排斥使半径有增加趋势，但在外层电子未达到8电子稳定前

8、，核电荷的增加占主导）*长周期主族元素原子半径变化情况与短周期相似*过渡元素由于新增加的原子填充在（n-2）f分层中，对外层电子有很大的屏蔽作用，使原子半径减小幅度很小，以致镧系各元素的半径相近，性质相似，分离也非常困难*同主族由上而下半径增大（电子层增多）*副族由上而下并应该增大，但由于镧系收缩现象，第六周期半径与第五周期半径基本相等。（2）