普通化学复习资料3.1物质的结构与物质的状态3.1.1原子结构1．核外电子的运动特性核外电子运动具有能量量子化、波粒二象性和统计性的特征，不能用经典的牛顿力学来描述核外电子的运动状态。

2．核外电子的运动规律的描述由于微观粒子具有波的特性，所以在量子力学中用波函数Ψ来描述核外电子的运动状态，以代替经典力学中的原子轨道概念。

(1)波函数Ψ(原子轨道)：用空间坐标来描写波的数学函数式,以表征原子中电子的运动状态。

一个确定的波函数Ψ，称为一个原子轨道。

(2)概率密度（几率密度）：Ψ2表示微观粒子在空间某位置单位体积内出现的概率即概率密度。

(3)电子云：用黑点疏密的程度描述原子核外电子出现的概率密度(Ψ2)分布规律的图形。

黑点较密的地方,表示电子出现的概率密度较大,单位体积内电子出现的机会较多。

(4)四个量子数:波函数Ψ由n.l.m三个量子数决定，三个量子数取值相互制约：1)主量子数n的物理意义：n的取值：n=1,2,3，4……∞ ,意义：表示核外的电子层数并确定电子到核的平均距离；确定单电子原子的电子运动的能量。

n = 1，2，3，4, ……∞，对应于电子层K，L，M，N, ···具有相同n值的原子轨道称为处于同一电子层。

2)角量子数ι:ι的取值：受n的限制，ι= 0,1,2……n-1 (n个)。

意义：表示亚层，确定原子轨道的形状；对于多电子原子，与n共同确定原子轨道的能量。

…ι的取值： 1 ， 2 ， 3 ， 4电子亚层：s, p, d, f……轨道形状：球形纺锤形梅花形复杂图3－13)磁量子数m:m的取值：受ι的限制， m=0 ,±1,±2……±ι(2ι+1个) 。

意义：确定原子轨道的空间取向。

ι=0， m=0， s轨道空间取向为1；ι=1, m=0 ,±1， p轨道空间取向为3；ι=2, m=0 ,±1,±2 , d轨道空间取向为5；……n ，ι相同的轨道称为等价轨道。

s 轨道有1个等价轨道，表示为：p 轨道有3个等价轨道，表示为：d 轨道有5个等价轨道，表示为：……一个原子轨道是指n 、ι、m 三种量子数都具有一定数值时的一个波函数Ψ（n,ι,m ），例如Ψ(1,0,0)代表基态氢原子的波函数。

n 、ι、m 取值合理才能确定一个存在的波函数，亦即确定电子运动的一个轨道。

n 、ι、m 的取值与波函数： n=1(1个), ι=0,m=0, Ψ(1,0,0)n=2（4个）, ι={(2,1,-1)(2,1,1),(2,1,0),(2,0,0),,1,00,,10ψψψψ±==m mn=3(9个), ι={)2,2,3(),2,2,3()1,2,3()1,2,3()0,2,3()1,1,3(),1,1,3(),0,1,3()0,0,3(2,1,01,00,,,210-ψψ-ψψψ-ψψψψ±±=±==m m mn=4(16个)……波函数Ψ数目＝n 2在一个确定的原子轨道下，电子自身还有两种不同的运动状态，这由m S 确定. 4)自旋量子数m s ：m s 的取值：m s ={2121-+意义：代表电子自身两种不同的运动状态(习惯以顺、逆自旋两个方向形容这两种不同的运动状态,可用↑↑ 表示自旋平行,↑↓表示自旋反平行。

这样n 、ι、m 、m S 四个量子数确定电子的一个完整的运动状态,以Ψ（n,ι,m, m S ）表示。

例：Ψ(1,0,0,+21),Ψ(1,0,0,-21) ，Ψ(2,1,1,+21) ，Ψ(2,1,1, -21) 等等。

3.原子核外电子分布三原则（1）泡利不相容原理：一个原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子.因为同一个轨道的电子，n 、ι、m 三个量子数已相同，第四个量子数m s ={2121-+必不相同 由此可得出:一个原子轨道中最多能容纳自旋方向相反的两个电子。

表示为：↑↓根据每层有n 2个轨道，每个轨道最多能容纳两个电子，由此可得出每一层电子的最大容量为2 n 2。

（2）最低能量原理：电子总是尽先占据能量最低的轨道。

电子依据轨道近似能级图由低到高依次排布。

轨道近似能级图为:7s……6s 4f 5d 6p 5s 4d 5p 4s 3d 4p 3s 3p 2s 2p 1s（3）洪特规则：在n 和ι值都相同的等价轨道中，电子总是尽可能分占各个轨道且自旋平行。

如2p 3:洪特规则特例：当电子的分布处于全充满、半充满或全空时，比较稳定。

全充满: p 6或d 10或f 14↑ ↑ ↑半充满: p 3或d 5或f 7全空: p 0或d 0或f 0例如, 24Cr 1S 22S 22P 63S 23P 63d 54S 1, 半充满比较稳定。

29Ｃu 1S 22S 22P 63S 23P 63d 104S 1, 全充满比较稳定。

(4)核外电子分布式：原子的核外 原子的 离子的核外 离子的电子分布式 外层电子分布式 电子分布式 外层电子分布式（价电子构型）Na 111s22s 22p 63s13s 1Na +:1s 22s 22p 62s 22p 6S161s 22s 22p 63s 23p43s 23p4S 2-:1s 22s 22p 63s 23p 63s 23p 6Fe261s 22s 22p 63s 23p 63d 64S23d 64s2Fe 3+:1s 22s 22p 63s 23p 63d53s 23p 63d524Cr 1S 22S 22P 63S 23P 63d 54S 1 3d 54S 1 24Cr 3＋:1S 22S 22P 63S 23P 63d33S 23P 63d 329Ｃu 1S 22S 22P 63S 23P 63d 104S 13d 104S 129Ｃu2＋:1S 22S 22P 63S 23P 63d93S 23P 63d 9根据电子的排布，还可判断出轨道中未成对电子的数目。

例：根据Fe 原子的价电子构型3d 64s2，判断其轨道图中，未配对的电子数。

3d 64s 2可见未成对电子数为 4。

(3)原子、离子的电子式及分子结构式电子式:在元素符号周围用小黑点(或×)来表示原子或离子的最外层电子的式子。

例如:H. Na. .Mg. .Ca. :C:分子结构式：用“—”代表一对共用电子对的分子式。

例如:N ≡N ，O=C=O ，Cl-Cl ，H —Cl3.1.4气体定律1.理想气体状态方程 PV = nRT式中 P: 压力, Pa;( 1 atm = 1.01×105Pa ; 1 atm = 760毫米汞柱)V: 体积, m 3;(1 m 3=103L) T: 绝对温度, K ； n: 摩尔数, mol;R: 气体常数, R ＝8.314JK -1mol -1注意:若压力单位为“kPa ”,体积单位对应使用升“L ”.↑ ↑ ↑ ↑ ↑↑↓⑴当n 一定时，P 、V 、T 变则有 222111T V P T VP =⑵n,T 一定时，P 1V 1＝P 2V 2 ⑶n,P 一定时，2112T V T V =⑷T ，P 一定时，2121V V n n =⑸PV ＝RT Mm ，ρ=Vm ，P ＝RT Mρ，M ＝PRT PVmRT ρ=式中m: 质量 ,克;M: 摩尔质量, g/mol ； ρ:气体密度,g/ m 3;实际气体在高温低压下，接近理想气体。

例1：已知在1.0×105Pa ，27OC 时，0.6克的某气体占0.5升,试求此气体的分子量.解: m=0.6g ,T =273+27=300K ,V=0.5升=0.5×10-3m 3, 据理想气体状态方程M ＝mol g PVmRT /93.29105.0100.1300314.86.035=⨯⨯⨯⨯⨯=- 例2.已知10 OC 时,水的蒸汽压为1.227kPa,在10 OC 、101。

3 kPa 下，于水面上收集到1.5L 某气体,则该气体的物质量为多少mol? 解:)(1038.6)10273(314.85.1)227.133.101(2mol RT PV n -⨯=+⨯⨯-==2.分压定律⑴分压：气体混合物中每一种气体的压力，等于该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。

⑵道尔顿分压定律:适于各组分互不反应的理想气体。

1)气体混合物总压力等于混合物中各组分气体分压的总和。

P 总＝P A ＋P B ＋……2)混合气体中某组分气体的分压，等于总压力乘以该组分气体的摩尔分数。

P i =总总P n n i ＝χi P总总总＝V Vn n i i P A =总总P V V i分压定律可用来计算混合气体中组份气体的分压、摩尔数或在给定条件下的体积。

例：有一混合气体（N 2、CO 2、O 2）其总压力为101.325kPa ，此气体的组成为：N 225%、CO 215%、O 260%（体积百分比），试计算混合气体中各组分的分压。

解：P N2 =P总×摩尔分数＝P总×体积分数＝101.325×25%=25.33kPa ；P CO2 = 101.325×15%=15.20kPa ； P O2 = 101.325×60%=60.80kPa ；3.2.1溶液浓度 1.质量分数(%)＝100)( g g 溶液的质量）溶质的质量（% 2.物质的量浓度(C)＝）溶液的体积（）溶质的物质的量（3dm mol ,mol.dm －33.质量摩尔浓度(m)＝）溶剂的质量（）溶质的物质的量（kg mol ,mol.kg -14.摩尔分数(x)＝)()mol mol mol 溶剂的物质的量溶质的物质的量（）的量（溶质（或溶剂）的物质+ 3.2.2稀溶液的通性 1.溶液的蒸汽压下降（1）蒸汽压（饱和蒸汽压）P 0：在一定温度下，液体和它的蒸汽处于平衡时，蒸汽所具有的压力。

试验现象: 一封闭钟罩中放一杯纯水A 和一杯糖水B ，静止足够长时间发现,A 杯变成空杯，B 杯中水满后溢出。

此试验证明:溶液的蒸汽压总是低于纯溶剂的蒸汽压，其差值称为溶液的蒸汽压下降（ΔP ）。

2）拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸汽压下降（ΔP ）和溶质（B ）的摩尔分数成正比。

ΔP=0P n n n BA B+ （2）溶液的的沸点上升和凝固点下降1）沸点：液相的蒸汽压等于外界压力时的温度。

2）凝固点：液向蒸汽压和固相蒸汽压相等时的温度。

3）汽化热：恒温恒压下，液态物质吸热汽化成气态，所吸收的热量称为汽化热。

试验证明:溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点；溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点。