基础化学-第九章-主族元素cz2012

2、非金属单质的化学性质
非金属单质的化学性质差别较大，非金属单质一般不与稀盐酸 和稀硫酸作用，但其中的碳、硫、磷、碘、硼可与浓硫酸或硝酸作 用，得到相应最高氧化态的含氧酸并伴随气体的逸出。例如：
2P + 5 H2SO4 = 2 H3PO4 + 5SO2 + 2 H2O 大部分非金属单质不与水作用，只有卤素与水发生不同程度 的反应，除氟、氧、氮、碳外，大部分非金属单质都能与强碱发 生反应。
活泼，只有在高温下才能与许多非金属如卤素、氧、硫、氮等反应：
高温
2 B +3 Cl2
2 BCl3
高温
4 B +3 O2
2 B2O3
2 B + N2 2 B + 3 F2
高温 高温
2 BN
此处书 上有误
2 BF3
在加热的条件下，无定型硼能与许多氧化物如：SiO2、P2O5、
H2O反应：
2 B + 6 H2O
HF<HCl < HBr < HI 同周期：从左到右还原性减弱，例如：
B2H6>CH4 > NH3 > H2O > HF
用图表示为：
B2H6 CH4 NH3 H2O HF SiH4 PH3 H2S HCl GeH4 AsH3 H2Se HBr
SnH4 SbH3 H2Te HI 热稳定性增强 还原性减弱
B以sp3杂化，在所形成的sp3杂化轨道中，有一个sp3杂化轨道是 空的。
H
H
H
B
B
H
H
H
每个B原子上的 两个SP3杂化轨 道分别与两个H 原子上的S轨道 形成两个B-H键 ，四个B-H键同 在一个平面上

一、共价键的本质
而电子自旋方式相同的两个氢原子相互接近时，两 核间电子出现的概率密度降低，从而增大了两个原 子核的排斥力，使系统能量升高，所以无法形成化 学键。
由此可见，电子自旋相反的两个氢原子以核间距R0
相结合，比两个远离的氢原子能量低，可以形成稳 定的分子。而电子自旋相同的两个氢原子接近时， 系统能量比两个远离的氢原子能量还高，不能形成 稳定的分子。
第四节 轨道杂化理论
一 轨道杂化理论的基本要点 二 轨道杂化的类型与分子的空间构型
一、轨道杂化理论的基本要点
(1) 只有在形成分子中，能量相近的原子轨道才能进
行杂化。孤立原子不能杂化。常见杂化方式有nsnp杂化、ns-np-nd杂化和(n-1)d-ns-np杂化；
(2) 杂化轨道数等于参加杂化的原子轨道数； (3) 杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道强，形
第二节 共价键的价键理论
一、共价键的本质 二、价键理论的基本要点 三、共价键的类型
引言：分子结构
分子是保持物质化学性质的最小微粒，而分子 的性质与分子结构密切相关。
分子内，相邻原子间存在强烈的相互作用—— 化学键——离子键、金属键和共价键。
分子间，存在着较弱的相互作用，包括分子间 作用力和氢键。
＋－
±
双原子分子的极性
由相同原子组成的双原子分子，正、负电荷中心 重合，不具有极性，为非极性分子。
离子键
离子键的共价性
离子键形成的重要条件就是元素之间的电负性差值较大。
元素的电负性差值越大，形成的离子键越强。但离子化合物中
不存在100%的离子键，即使是 CsF 中的离子键，也有8%的
共价性。
>1.7，发生电子转移， 主要形成离子键；

原子结构的认识史
古代哲学： 物质由金、木、水、火、土组成
古希腊： 物质由原子（哲学的概念）和虚空组成
19世纪初，英国科学家Dalton J原子学说 ——实心小球（真正现代意义的物质结构科学的概念） 优点：质量守恒定律等 缺点：不可分割性，无法解释化学性质
150年前，英国化学家和物理学家M.Faraday制造第一 个阴极射线管，发现阴极射线——电子的发现。
如何理解电子的波动性？
电子衍射——统计结果
衍射强度大的地方出现的机会多，衍射强度小的地方出现 的机会少，即呈概率分布，所以电子波是概率波（反映电 子在空间个区域出现的概率大小）。
宏观物体： 位置和速度,轨道
微观粒子的运动遵循什么规律呢？
宏观物体与微观粒子运动特征比较
宏观物体 •位置（坐标）和动量 （速度）能同时准确测 定
原子结构主要研究的是核外电子的运动状态。
La structure atomique étude principalement le mouvement d'électron extranucléaire
本章运用量子理论的观点讨论原子结构的特点，阐明 元素周期性质的结构本质。
la mécanique quantique
•可预测运动轨道
微观粒子
•无法同时准确测定运动坐标和 动量。它的坐标测得越准, 其动 量(速度)就测得越不准；它的动 量测得越准, 其坐标就测得越不 准。 •无确定的运动轨道。
三、不确定原理 Le principe d'incertitude
1927海森堡(Heisenberg)提出的著名的不确定/测不准原理
1897年，Thomson J J：应用 磁性弯曲技术证明：阴极射线 是带负电的微粒—电子，提出 原子结构模型：“葡萄干布丁”

1H 3Li
元素 2He 10Ne 18Ar
元素 个数 2 8 8
11Na
4
5 6 7
2018/12/7
长周期
长周期 特长周期 特周期
4
5 6 7
4s12 3d1104p16
5s12 4d1105p16
6s124f 114 5d1106p16 7s12 5f 1146d110 7p16
2018/12/7 元素 化学 18
有效核电荷的周期性变化 (最外层电子的Z* )
第三周期 Na Z* 2.20 Mg 2.85 Al 3.50 Si 4.15 P 4.80 S 5.45 Cl 6.10
Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 第一过渡系 Sc Z* 3.00 3.15 3.30 2.95 3.60 3.75 3.90 4.05 3.70 4.35
n n*
2018/12/7
1 2 1.0 2.0
3 3.0
4 3.7
5 4.0
6 4.2
元素 化学
Question
例：试确定19K的最后一个电子是填在3d还是4s轨道？
解：若最后一个电子是填在3d轨道，则K原子的电子结构式为 1s22s22p63s23p63d1 若最后一个电子是填在4s轨道，则K原子的电子结构式为 1s22s22p63s23p64s1 Z3d=19(181.00)=1.0 Z4s=19(101.00+80.85)=2.2 E3d= 2.1791018J(1.00/3.0)2= 0.241018J E4s= 2.1791018J(2.2/3.7)2= 0.771018J 由于E4s E3d ，根据能量最低原理，19K原子最后一个电子应填 入4s轨道，所以19K的电子结构式为1s22s22p63s23p64s1。