第 1 章;1.1 原子结构

1.2 化学键与分子结构 1.3 分子间力与氢键 1.4 晶体结构和缺陷 ;本章教学要求;物质结构是研究物质微观结构及结构和性能关系的学科。即包括物质的几何结构（如分子中原子、晶体中粒子的结合的排布方式等），也包括物质的电子结构（如原子的电子层结构，分子、固体中的化学键，以及分子间作用力等）。本章主要讨论核外电子运动状态及其分布的一般规律，原子结构与元素性质的关系，化学键、分子空间构型、分子间作用力等基本理论以及晶体结构的基本类型及有关??础知识。;1.1.1 氢原子结构 1.1.2 电子多原子结构 1.1.3 元素周期表 ;核电荷数 = 核内质子数（P） = 核外电子数 = 原子序数（符号为Z） 原子量 （相对原子质量）= 质量数（符号为A） = 质子 数（Z） + 中子数（N）;希腊的原子说。原子不可分割 汤姆逊原子结构模型（“葡萄干布丁”模型） 在1897年汤姆逊发现了电子，证明了原子是可再分的，汤姆逊提出了自己关于原子结构的模型：原子是正电荷连续分布的球体，电子之间以最大的距离分布在该球体中。就像将葡萄干“镶嵌”在松软的蛋糕中一样。史称“葡萄干布丁”模型 。但该模型在解释卢瑟夫的α粒子的散射实验时遇到了困难。;α粒子散射实验：1909年 汉斯·盖革和恩斯特·马斯登在欧内斯特·卢瑟福指导下于英国曼彻斯特大学做的一个著名物理实验。;卢瑟夫行星轨道模型（太阳-行星模型 ）： 按汤姆逊原子结构模型分散的正电荷不可能有足够大的正电密度使α粒子（氦的原子核（A=4，相对电荷为+2），作高速运动时具有很高能量）发生偏转或反弹。 1. 所有原子都有一个核即原子核 2. 核的体积只占整个原子体积极小的一部分； 3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上； 4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动。 ;α粒子穿过原子时，电子对α粒子运动的影响很小，影响α粒子运动的主要是带正电的原子核。而绝大多数的α粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变，只有极少数α粒子可能与核十分接近，受到较大的库仑斥力，才会发生大角度的偏转。;玻尔轨道模型(量子力学模型)： 1913年，玻尔吸收了1900年普朗克提出的量子论和1905年爱因斯坦提出的光子学说，运用量子化概念把卢瑟福的原子结构和当时知道的谱线系统结合起来提出的。 模型认为 ：原子中的电子沿着固定轨道绕核运动，电子在这些轨道上运动时，不吸收也不辐射能量，称为定态。轨道上电子有特定的能量值 ，称为能级。能量最低的定态称为基态。 激发态原子发光的频率规则： e在不同定态之间发生跃迁，当它处于激发态时不稳定，会从激发态跃迁到基态，以光子的形式放出能量： E2-E1=h? (h=6.626×10-34 ? -频率) ;成功 ★成功的把氢原子结构和光谱线结构联系起来, 从理论上说明了氢原子和类氢原子的光谱线结构，使原子光谱成为研究原子内部结构及其物理特性的有力工具。 ★揭示了微观体系的量子化规律，为建立量子力学奠定了基础。;波动力学模型： 迄今为止最成功的原子结构模型（只介绍与化学有关的某些重要结论）。 1926年，奥地利物理学家薛定谔根据德布罗意物质波的观点，提出了描述微观粒子运动状态变化规律的数学表达式，即著名的微观粒子运动方程—薛定谔方程。 ;Ψ n, l, m (r,θ,φ)=……;Ψ n, l, m (r,θ,φ)=…… ; ;★ 电子在核外空间出现概率最大的区域叫原子轨道，或叫轨道。 ;三种原子模型，三种“轨道”概念;1.1.1.1描述电子运动状态的四个量子数;◆ 与角动量有关，确定原子轨道的形状 ◆ l 的取值受 n 的限制。 l =0、1、2、3……（n-1）共可取n个值。; l=0 s亚层为球形对称状 l=1 p亚层为亚铃状 l=2 d亚层为花瓣状 l=3 f轨道为复杂的花瓣形 ◆原子轨道的能量也与角量子数有关。角量子数 l 在多电子原子中和主量子数一起决定电子的能级（ l 也与E 有关）。 当主量子数相同，轨道的能量高低顺序为： Ens Enp End Enf 。;◆取值受 l 限制， m=0，±1，±2，±3…± l ，共可取2 l +1个值。 ◆表征了每个亚层中原子轨道的数目，原子轨道在空间的伸展方向。 l =0，m=0 表示S亚层在空间只有一种伸展方向（一个原子轨道）。