范德瓦耳斯力
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五、氢键
1、实质：氢原子中唯一的电子被其它原子所共有（共价键结合），裸露 的带正电荷的原子核将与近邻分子的负端相互吸引——氢桥 2、特点： 1）具有方向性和饱和性； 2）键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。
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小结
重要概念 分子、原子； 主量子数n、轨道角量子数li、磁量子数mi、自旋角动量量子数si； 能量最低原理、Pauli不相容原理、Hund规则； 元素、元素周期表、周期、族； 结合键、金属键、离子键、共价键、范德华力、氢键；
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第一章 原子结构与键合
宋强 副教授
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重点与难点
1、描述原子中电子的空间位置和能量的4个量子数。 2、核外电子排布遵循的原则。 3、元素性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之 间的关系。 4、原子间结合键分类及其特点。
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1.1 原子结构
一、物质的组成—分子、原子、离子 1、分子：能单独存在，且保持物质化学特性的一种微粒。 2、原子：化学变化中的最小微粒，是组成分子和物质的基本单元。
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四、元素周期表
2、说明
1）7个横行周期按原子序数递增的顺序从左至右排列；
2）18个纵行16族，7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个零族，最外层的电 子数相同，按电子壳层数递增的顺序从上而下排列。
3、特点：
1）同一周期元素：核外电子层数相同，从左到右，金属性逐渐减弱，
非金属性逐渐增强。
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三、共价键
4、性能：1）结构稳定；2）熔点高；3）质硬脆；4）导电、导热能力差。
共价键材料在外力作用下可能发生键的破断。因此，共价键材料是脆性的
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四、范德华力
1、实质：由于近邻原子的相互作用引起电荷位移而形成偶极子，借助这种 微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原来具有稳定的原子结构的原子 或分子结合为一体的键合。 2、静电力、诱导力、色散力 3、特点： 1）无方向性和饱和性； 2）结合力弱
离子键（Ionic bonding）
主价键 Primary atomic bonding
共价键（Covalent bonding）
结合键
物理键 （Physical bonding） → 次价键
Secondary atomic bonding
氢键 （Hydrogen bonding）
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li
0
1
2
3
4
能级
s
p
d
f
g
说明：在同一量子壳层中，亚层电子的能量是按s,p,d,f,g的次序递增
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三、原子的电子结构（重点掌握）
3）磁量子数mi—给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。
每个li下的磁量子数为2li+1
li
0
1
2
3
4
能级
s
p
d
f
g
轨道数 1
3
5
7
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4）自旋角动量量子数si—反映电子不同的自旋方向
注意—原子不是物质的最小微粒 二、原子的结构 1、结构：原子核（质子+中子）+核外电子 2、特点：1）电中性，质子数=核外电子数；
2）体积小； 3）质量主要集中在原子核内
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三、原子的电子结构（重点掌握）
电子云:用统计的方法判断电子在核外空间某一区域内出现的几率的大小 1、原子中的一个电子的空间位置和能量用四个量子数确定： 1）主量子数n—决定原子中电子能量以及与核的平均距离，即表示电子所
电子总是先占据能量最低的壳层，排满后再进入下一壳层 K→L→M→N
同一电子层，电子按照s→p→d→f→g
2）泡利不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全相同的两个电子
主量子数为n的壳层，最多容纳2n2个电子
3）洪德（Hund）定则：
①在同一亚层中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且
规定：si为
1 ห้องสมุดไป่ตู้ 2
1 ，反映电子顺时针和逆时针两种自旋方向，用“↑”和 2
“↓”
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钠（原子序数为11）原子结构中K﹑L、M量子壳层的电子分布状况 钠元素11个电子中每个电子的全部量子数
三、原子的电子结构（重点掌握）
2、核外电子的排布规律遵循的原则：
1）能量最低原理：电子排布总是尽可能使体系得能量最低
4、性能： 良好的导电、导热性能，良好的延展性
金属变形时，由金属键结合的原子可变换相对位置，因而金属具有良好的延性
将电压作用于金属时，电子云中的电子很容易运动并传送电流
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二、离子键
1、结合实质
金属原子失电子→带正电的正离子
非金属原子得电子→带负电的负离子
静电引力结合
2、特点： 1）以离子而不是原子为结合单位； 2）正负离子相间排列，异号离子间吸引力最大， 同号离子间斥力最小； 3) 无方向性、无饱和性。 3、性能：1）熔点高；2）质硬且脆；3）导电性差。
处的量子壳层。 n=1，2，3，4……； 依次命名为K、L、M、N壳层
电 2021/2/2 子 云
量子壳层
镁的电子分布状况4
三、原子的电子结构（重点掌握）
2）轨道角动量量子数li—给出电子在同一量子壳层所处的能级（电子亚层） 取值为0，1，2，…，n-1
例：若n=2，则有两个轨道角动量量子数l2=0和l2=1 说明L壳层中，根据电子能量的差别，还包含两个电子亚层
7s 7p 7d 6s 6p 6d 6f 5s 5p 5d 5f 4s 4p 4d 4f 3s 3p 3d 2s 2p 1s
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四、元素周期表
1、基本概念回顾 ★元素：具有相同核电荷数的同一类原子的总称。 ★元素周期律：元素的外层电子结构随着原子序数（核中带正电荷的质子 数）的递增而呈周期性的变化的规律。 ★同位素:具有相同的质子数而中子数不同的同一元素的原子。 质量不同、化学性质相同
2）同一主族元素：从上到下电子层数增多，金属性逐渐增强，非金属性
逐渐减弱。
3）价电子数：惰性元素、碱金属、过渡族金属
写出Fe2+：1s22s22p63s23p63d6
Fe3+：1s22s22p63s23p63d5
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1.2 原子间的键合
金属键（Metallic bonding）
化学键 （Chemical bonding）
一、金属键
1、典型金属原子的结构特点 1）最外层电子数很少； 2）价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子，形成电子云； 2、定义：金属中自由电子与金属正离子之间构成的键 3、金属键特点： 1）电子共有化； 2）无饱和性、无方向性； 3）形成低能量密堆结构。
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金属键 13
一、金属键
离子键
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三、共价键
1、实质：由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而
形成的化学键。
2、分类：
1）极性键—共用原子对偏于某成键原子。
2）非极性键—共用原子位于两成键原子中间。
3、特点：
1）具有方向性（s层除外）；
2）具有饱和性；
共价键
3）配位数较小，结合极为牢固。
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自旋方向相同；
②当电子排布为全充满、半充满或全空时，整个原子的能量最低。
举例：碳、氮、氧三元素原子的电子层排布
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需注意的问题
当原子序数较大时，电子排列并不总是按 照规则依次排列的，d和f能级开始被填充 时，相邻壳层的能级有重叠现象。 举例：①原子序数为26的铁原子
1s22s22p63s23p63d64s2 ②写出原子数为32、62的原子的电子排布 1s22s22p63s23p63d104s24p2 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f65s25p66s2 ③写出原子数为24、29的原子的电子排布