大学,药学无机化学,第七章 原子结构
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药学基础知识原子结构和分子结构第一节原子与离子的电子排布原子由原子核和电子组成,原子核由质子和中子组成,核外电子绕原子核高速旋转。
元素的不同就在于质子数的不同。
原子的质子数等于电子数。
而化学性质和核外电子排布情况决定的,因为化学反应的实质就是核外电子的得失。
根据质子数的个数,依次编号,标示以H,He,Li,Be,B......,于是有了周期表。
第二节元素周期表第三节化学键化学键:分子中直接相邻的两个或多个原子之间的强相互作用,称为化学键。
按成键的方式不同,化学键可分为三种基本类型:1.离子键2.共价键3.金属键离子键是由原子得失电子后,生成的正负离子之间靠静电作用形成的化学键。
共价键是由分子或晶体里原子间通过共用电子对所形成的化学键。
金属键是由金属晶体中,依靠共用一些能够流动的自由电子使金属原子或离子结合在一起形成的化学键。
离子键:Na+Cl-,Ca2+O2-共价健:H-H,H-Cl,N N,H3C-CH3,H2C=CH2,HC CH金属键: Na,Mg,Al,K,Ca,Fe,Cu...一、化学键参数(Bond parameters)键能(Bond energy, B.E.)键级(Bond order,分子轨道法MO )键长(Bond length)键角(Bond angle)键极性(Bond polarity)1.键能(Bond Energy, B.E.)在标准状态及在298K,把1mol理想气体AB拆开,成为理想气体A和B过程的焓变,称为AB键的键能。
(实质上是AB键的离解能)AB(g,1×105Pa)→A(g,1×105Pa)+B(g,1×105Pa)B.E.= △rHm (298 K)B.E.↑,键强度↑2.键级(Bond order)键级 = 分子中两原子间共享电子对的数目例如:H3C-CH3键级=1H2C=CH2键级=2HC CH 键级=33.键长(Bond Length)即分子内成键两原子核之间的平衡距离。
第七章元素与元素性质的周期性1.周期表与元素周期表的分区:按原子最后一个电子占据的轨道,周期表中元素可分为5个区。
s区的价电子构型为ns1~2,p区的价电子构型为ns2np1~6,d区的价电子构型为(n-1)d1~9ns1~2,ds区的价电子构型为(n—1)d10ns1~2,f区的价电子构型为(n —2)f0~14(n—1)d0~2ns2。
构造原理:基态多电子原子的电子填充原子轨道的一般次序为1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p 构造原理的前提条件是连续轨道间具有较大的能级差,而电子间的排斥作用相对较小。
对于d区元素与f区元素,由于价轨道间能级差较小,当电子间排斥作用超过轨道间能级差时,原子的价电子构型就会出现提前到达全满、半满的不符合构造原理的特殊构型。
通常,亚层轨道为全满或半满时比较稳定。
2.原子性质的周期性(1)原子半径一般规律:同一族元素,从上到下原子半径依次增大;同一周期主族元素,从左到右原子半径依次减小.镧系收缩:从镧到镥,原子半径和三价离子半径逐渐减小。
镧系收缩造成镧系后第三系列过渡元素的原子半径比一般的增大幅度小,与第二系列过渡同一族元素的原子半径接近.d电子也具有较差的屏蔽效应,造成d区元素半径收缩.原子半径存在不同的类型,主要有金属半径、离子半径、共价半径、van der Waals半径,使用时需要注意。
(2)电离能元素第一电离能的一般规律:同一族元素,从上到下逐渐减小;同一周期元素,从左到右大体上依次增大。
元素第一电离能最小的元素为周期表左下角的Cs,元素第一电离能最大的元素为周期表右上角的He.该规律一般可用的变化规律来解释。
原子有效核电荷Zeff(3)电子亲和能电子亲和能的周期性变化比较复杂,变化趋势不很清晰。
粗略的规律为:同一周期元素,从左到右原子电子亲和能依次增大,这可用原子有效核电荷Z的变化规律来解释。
大学化学 | 原子结构知识点整理●1.化学史●2.量子力学对原子结构的描述及薛定谔方程●1.薛定谔方程的解——波函数●直角坐标的x,y,z三个变量转换为极坐标r,θ,φ三个变量●2.四个量子数●(1) 主量子数n●意义●原子中电子出现概率最大区域离核的远近,决定电子层序●取值●n=1,2,3,…正整数●光谱学符号●K,L,M,N,O,P,Q表示电子层●能量●单电子原子体系●只由n决定●多电子原子体系●由n和l共同决定●(2) 角量子数l●意义●决定电子空间运动的角动量、原子轨道or电子云的形状●取值●对于一定的n值●l=0,1,2,…,(n-1)(共n个值)●光谱学符号●s,p,d,f,g……●能量●多电子原子体系●由n和l共同决定●(3) 磁量子数m_l或m●意义●原子轨道or电子云在空间的伸展方向●取值●对于给定的l●m_l=0,±1,±2,…,±l●(共2l+1个值)●在此亚层共有2l+1个取向●表示●每一个取向相当于一个原子轨道●能量●对于同n同l●伸展方向不同的原子轨道能量相同●(4) 自旋量子数m_s●意义●表示电子自旋方向有两种●取值●+\frac{1}{2}或-\frac{1}{2}●表示●↑和↓表示两个相反方向自旋的电子●总结● n、l、m三个量子数确定一个原子轨道,可标记为Ψ_n,_l,_m●n、l、m 和m_s 四个量子数决定电子运动状态●在单电子原子体系中,主量子数n决定电子能量●在多电子原子体系中,n和l共同决定电子能量●根据四个量子数的取值规则,每一电子层中有最多可容纳电子总数:第n层为2n^2●3.波函数及相关图形●波函数(原子轨道)● R_n ,_l(r)括号里面是自变量●波函数的径向部分●表示波函数随电子到核的距离r发生的变化● Y_l,_m(\theta,\varphi)●波函数的角度部分●表示波函数随\theta和\varphi发生的变化●原子轨道角度分布图●Y_l ,_m(θ, φ)-(θ, φ)图●判断原子轨道对称性是否匹配、可否形成共价键●电子云角度分布图●|Y_l,_m|^2(θ, φ)-(θ, φ)图●电子云径向分布图●D(r)=4πr^2R^2_n,_l(r)●D(r)对r作图:表示半径为r的球面上电子出现的概率随r的变化。