1、 大學(xué)化學(xué)電子教案大學(xué)化學(xué)電子教案 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 化學(xué)教研室化學(xué)教研室 第二章第二章 物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和材料的性質(zhì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和材料的性質(zhì)第第1 1節(jié)節(jié) 原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一、波粒二象性是核外電子運(yùn)動(dòng)的基本特征一、波粒二象性是核外電子運(yùn)動(dòng)的基本特征1919世紀(jì)末的三大發(fā)現(xiàn)世紀(jì)末的三大發(fā)現(xiàn)X X射線（射線（1895年）年）放射性（放射性（1896年）年）核和電子（核和電子（1897年）年）光子的波粒二象性光子的波粒二象性愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦 1924年年，德布羅依德布羅依物質(zhì)波物質(zhì)波 電子衍射示意圖電子衍射示意圖電子衍射示意圖電子衍射示意圖晶體粉末晶體粉末狹縫狹縫多晶電子衍

2、射圖多晶電子衍射圖 單晶電子衍射圖單晶電子衍射圖電子束電子束電子衍射儀電子衍射儀原子結(jié)構(gòu)的波動(dòng)力學(xué)模型原子結(jié)構(gòu)的波動(dòng)力學(xué)模型(1)海森堡的不確定原理海森堡的不確定原理:不可能同時(shí)測(cè)得電子不可能同時(shí)測(cè)得電子的精確位置和精確動(dòng)量的精確位置和精確動(dòng)量 ！(2)具有波粒二象性的電子，不再遵守經(jīng)典力學(xué)具有波粒二象性的電子，不再遵守經(jīng)典力學(xué)規(guī)律，它們的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定的軌道，只有一定規(guī)律，它們的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定的軌道，只有一定的空間概率分布。實(shí)物的微粒波是概率波。的空間概率分布。實(shí)物的微粒波是概率波。 1926年薛定諤建立了著名的微觀粒子（定年薛定諤建立了著名的微觀粒子（定態(tài)）波動(dòng)方程，一般稱薛定諤方程：態(tài)）波動(dòng)

3、方程，一般稱薛定諤方程： 0)(822222222VEhmzyx薛定諤方程薛定諤方程 波爾波爾 薛定諤薛定諤二、電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述的三種方法二、電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述的三種方法1. 波函數(shù)和原子軌道波函數(shù)和原子軌道 波函數(shù)波函數(shù)是薛定諤方程的解，它是描述核是薛定諤方程的解，它是描述核外電子在空間出現(xiàn)的數(shù)學(xué)函數(shù)式，可分解為外電子在空間出現(xiàn)的數(shù)學(xué)函數(shù)式，可分解為徑向部分和角度部分。徑向部分和角度部分。 波函數(shù)波函數(shù) = 薛定諤方程的合理解薛定諤方程的合理解 = 原子軌道原子軌道 +xyzxyz+-xyz-+xyz-+xyz-+xyz-+xyz-+xyz-+xyz+-原子軌道原子軌道的徑向分布的徑向分布rD

4、(r)3s2s1s+xyz+xyz+xyz原子軌道原子軌道的徑向分布的徑向分布D(r)3p2prxyz-+xyz-+S電子云電子云p 電子云電子云d 電子云電子云2. 概率密度和電子云概率密度和電子云|2 s s電子云的空間分布界面圖電子云的空間分布界面圖電子云是電子在空間運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)結(jié)果電子云是電子在空間運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)結(jié)果 到電子云到電子云2 2( (r r, , ,) )波函數(shù)波函數(shù)和電子云和電子云|2區(qū)別區(qū)別波函數(shù)是一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)波函數(shù)是一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù), , 很難闡述其具體很難闡述其具體的物理意義，只能將其想象為特定電子在原子的物理意義，只能將其想象為特定電子在原子核外可能出現(xiàn)的某個(gè)區(qū)域的數(shù)學(xué)描述

5、。核外可能出現(xiàn)的某個(gè)區(qū)域的數(shù)學(xué)描述。 原子軌道有正負(fù)之分，電子云不再有原子軌道有正負(fù)之分，電子云不再有“+”+”、“-”-”之分。之分。 在解薛定諤方程的過(guò)程中，為了保證解的在解薛定諤方程的過(guò)程中，為了保證解的合理性，自然引入三個(gè)參數(shù)合理性，自然引入三個(gè)參數(shù) n、l、m；它們分它們分別被稱做主量子數(shù)、角量子數(shù)和磁量子數(shù)。別被稱做主量子數(shù)、角量子數(shù)和磁量子數(shù)。 (2)主主量子數(shù)量子數(shù) n 的重要意義：決定電子能量的重要意義：決定電子能量高低的重要因素高低的重要因素。主量子數(shù)主量子數(shù) n(1) n 的取值的取值為為1，2，3，正整數(shù)。正整數(shù)。 (3)在光譜學(xué)中常用大寫(xiě)字母在光譜學(xué)中常用大寫(xiě)字母 K

6、，L，M，N，O，P，Q 表示表示 n = 1，2，3，4，5，6，7 的電子的電子層層。3. 量子數(shù)量子數(shù)角量子數(shù)角量子數(shù) l(1)表征電子繞核運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量的大小。表征電子繞核運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量的大小。(2)角量子數(shù)角量子數(shù) l 的取值為的取值為： 0，1，2，3，（，（n -1） (4)物理意義：確定原子軌道或電子云形狀。物理意義：確定原子軌道或電子云形狀。(3)光譜符號(hào)光譜符號(hào)：s，p，d，f 電子亞層電子亞層磁量子數(shù)磁量子數(shù) m(1)表征了原子軌道在空間的伸展方向。表征了原子軌道在空間的伸展方向。 (3)磁量子數(shù)磁量子數(shù) m 確定了角動(dòng)量在外磁場(chǎng)方向確定了角動(dòng)量在外磁場(chǎng)方向上的分量大小。上的

7、分量大小。 (2) m 可以取可以取 -l，-(l-1)，0，1，(l-1)，l 共共（2l + 1）個(gè)數(shù)值，即個(gè)數(shù)值，即 (2l + 1) 個(gè)原子個(gè)原子軌道。軌道。 自旋量子數(shù)自旋量子數(shù) ms (1)描述電子繞自軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)描述電子繞自軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)(2)自旋運(yùn)動(dòng)使電子具有類似于微磁體的行為自旋運(yùn)動(dòng)使電子具有類似于微磁體的行為(3)ms 取值取值+1/2和和-1/2，分別用，分別用和和表示表示三個(gè)量子數(shù)確定原子軌道：三個(gè)量子數(shù)確定原子軌道：n, l, m 四個(gè)量子數(shù)描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：四個(gè)量子數(shù)描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：n, l, m, ms 二個(gè)量子數(shù)確定原子軌道能量：二個(gè)量子數(shù)確定原子軌道能

8、量：n, l 練習(xí)：練習(xí)：1.寫(xiě)出與軌道量子數(shù)寫(xiě)出與軌道量子數(shù) n = 4, l = 2, m = 0 的原子的原子軌道名稱。軌道名稱。 2.判斷對(duì)錯(cuò)，指出意義判斷對(duì)錯(cuò)，指出意義（3,2,1）;（1,2,0）; （4,0,0）3s、4p、2d、5f; 1px 、 1py 、 1pz 3.判別下列對(duì)原子核外電子運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確與否判別下列對(duì)原子核外電子運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確與否a.核外電子運(yùn)動(dòng)是完全自由的，所以不能同時(shí)確核外電子運(yùn)動(dòng)是完全自由的，所以不能同時(shí)確定它所處的位置和能量；定它所處的位置和能量；b.核外電子運(yùn)動(dòng)是受束縛的，它只能在核外某個(gè)核外電子運(yùn)動(dòng)是受束縛的，它只能在核外某個(gè)空間允許的范圍出現(xiàn)；

9、空間允許的范圍出現(xiàn)；c.核外電子運(yùn)動(dòng)是受束縛的，所以它有一定的軌核外電子運(yùn)動(dòng)是受束縛的，所以它有一定的軌跡，這軌跡就是原子軌道。跡，這軌跡就是原子軌道。4.電子在核外空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，不能同時(shí)確定電子在核外空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，不能同時(shí)確定_及及_，這叫電子運(yùn)動(dòng)的不確定，這叫電子運(yùn)動(dòng)的不確定性或不確定原理。性或不確定原理。5.主量子數(shù)的符號(hào)用主量子數(shù)的符號(hào)用_表示，當(dāng)其為表示，當(dāng)其為4時(shí)，角時(shí)，角量子數(shù)可取量子數(shù)可取_個(gè)數(shù)值，與最大角量子數(shù)組成個(gè)數(shù)值，與最大角量子數(shù)組成的組態(tài)符號(hào)是的組態(tài)符號(hào)是_，它有，它有_個(gè)軌道。個(gè)軌道。6.實(shí)驗(yàn)證明高速運(yùn)動(dòng)的電子、光子是微粒，同時(shí)實(shí)驗(yàn)證明高速運(yùn)動(dòng)的電子、光子是微粒，同時(shí)還

10、存在還存在_現(xiàn)象，所以現(xiàn)象，所以_是電子、光子等是電子、光子等微觀粒子的最基本特性。微觀粒子的最基本特性。能級(jí)躍遷示意圖能級(jí)躍遷示意圖 能級(jí)躍遷能級(jí)躍遷釋放能量釋放能量 吸收能量吸收能量 三、能級(jí)躍遷和原子光譜分析三、能級(jí)躍遷和原子光譜分析(1) 原子發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法分析原子發(fā)射光譜的特征頻率分析原子發(fā)射光譜的特征頻率元素的定性分析元素的定性分析原子發(fā)射光譜法又分為攝譜法和光電計(jì)數(shù)法原子發(fā)射光譜法又分為攝譜法和光電計(jì)數(shù)法 定量分析定量分析分析原子發(fā)射光譜的強(qiáng)度分析原子發(fā)射光譜的強(qiáng)度ICP-OES 電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀電感耦合等離子原子發(fā)射光譜儀( (全譜直讀全譜直讀 Vista

11、 系列，單道系列，單道 Liberty 系列系列)(2) 原子吸收光譜法原子吸收光譜法AA原子吸收光譜儀原子吸收光譜儀(Spectra AA系列系列)小結(jié)：描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的三種方法：小結(jié)：描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的三種方法：1.波函數(shù)和原子軌道波函數(shù)和原子軌道2.電子云和概率密度電子云和概率密度3.量子數(shù)量子數(shù)作業(yè)：作業(yè)：P 77 5祝同學(xué)們學(xué)習(xí)、生活快樂(lè)！ 謝謝各位同學(xué)！復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)： 二、描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)量子數(shù)二、描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的四個(gè)量子數(shù)三、電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述的三種方法三、電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述的三種方法1.波函數(shù)波函數(shù)和原子軌道和原子軌道2.電子云電子云|2和概率密度和概率密度3.量子

12、數(shù)：量子數(shù)：n、l、m、ms第第2節(jié)節(jié) 元素周期律元素周期律 金屬材料金屬材料遵循以下三個(gè)原則：遵循以下三個(gè)原則：一、多電子原子的電子排布一、多電子原子的電子排布近似能級(jí)順序圖近似能級(jí)順序圖1s2s2p3p3s3d4s4p4d4f5f5d5p5s6s6p6d7s7p5g總的排布結(jié)果是使該總的排布結(jié)果是使該原子系統(tǒng)的能量最低。原子系統(tǒng)的能量最低。能量最低原理能量最低原理泡利不相容原理泡利不相容原理洪特規(guī)則洪特規(guī)則(1)主量子數(shù)主量子數(shù) n： 角量子數(shù)相同時(shí)，角量子數(shù)相同時(shí)，n 越大，越大，原子軌道的能量越高，即：原子軌道的能量越高，即： 1s 2s 3s nd np ns。 一個(gè)原子軌道最多能一

13、個(gè)原子軌道最多能容納兩個(gè)電子，而且這容納兩個(gè)電子，而且這兩個(gè)電子兩個(gè)電子“自旋方向自旋方向”必須相反，即兩個(gè)電子必須相反，即兩個(gè)電子在核周圍出現(xiàn)必須相差在核周圍出現(xiàn)必須相差（二分之一周期），這（二分之一周期），這樣才能保證它們間斥力樣才能保證它們間斥力最小。最小。泡利不相容原理泡利不相容原理同一原子軌道中兩同一原子軌道中兩個(gè)電子的排布個(gè)電子的排布 在同一能級(jí)內(nèi)，電子盡可能分布在不同的在同一能級(jí)內(nèi)，電子盡可能分布在不同的能量相等的軌道中，這叫洪特規(guī)則。能量相等的軌道中，這叫洪特規(guī)則。洪特規(guī)則洪特規(guī)則6C 原子原子：1s22s22p2 IIIIII洪特規(guī)則洪特規(guī)則的補(bǔ)充的補(bǔ)充如：如：29號(hào)元素號(hào)元

14、素Cu：是是 Ar3d10 4s1， 而不是而不是 Ar 3d9 4s2。 對(duì)于同一對(duì)于同一 d 或或 f 亞層，當(dāng)電子排布為半充亞層，當(dāng)電子排布為半充滿、全充滿或全空的情況下的原子系統(tǒng)比較穩(wěn)滿、全充滿或全空的情況下的原子系統(tǒng)比較穩(wěn)定。定。24號(hào)元素號(hào)元素Cr：是是 Ar3d5 4s1， 而不是而不是 Ar 3d4 4s2。1s4s3d3p3s2p2s1s2s2p3s3p3d4s29Cu24Cr154s 3d1104s 3d外層電子排布式與價(jià)電子外層電子排布式與價(jià)電子外層電子也叫價(jià)電子外層電子也叫價(jià)電子主族元素主族元素11Na： 3s117Cl ： 3s23p5副族元素副族元素24Cr ：3d

15、54s14s158Ce：4f15d16s26s2 或或 5d16s2離子的外層電子排布式離子的外層電子排布式 原子失去電子的順序是按原子核外電子排原子失去電子的順序是按原子核外電子排布式從外層到內(nèi)層順序（即主量子數(shù)較大的電布式從外層到內(nèi)層順序（即主量子數(shù)較大的電子層先失去電子）。子層先失去電子）。例如例如26Fe3+： 1s22s22p63s23p63d53d5 3s23p63d5未成對(duì)電子數(shù)未成對(duì)電子數(shù) 如果有未成對(duì)電子，那么它不僅有較高如果有未成對(duì)電子，那么它不僅有較高的化學(xué)活性，還一定有磁性。的化學(xué)活性，還一定有磁性。 例如例如17Cl ：3s23p5未成對(duì)電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)是 124

16、Cr ：3d54s1 624Cr3+ ：3s23p63d33例：例：7號(hào)元素，號(hào)元素，17號(hào)元素，號(hào)元素，24號(hào)元素號(hào)元素練習(xí)：練習(xí)：9號(hào)元素，號(hào)元素，29號(hào)元素，號(hào)元素，5號(hào)元素號(hào)元素二、元素周期律二、元素周期律1.原子結(jié)構(gòu)與元素周期律原子結(jié)構(gòu)與元素周期律主族元素主族元素: s區(qū)和區(qū)和p區(qū)元素區(qū)元素 過(guò)渡元素過(guò)渡元素: d 區(qū)元素區(qū)元素內(nèi)過(guò)渡元素內(nèi)過(guò)渡元素: f 區(qū)元素。填入?yún)^(qū)元素。填入 4f亞層和亞層和5f亞層的亞層的內(nèi)過(guò)渡元素分別又叫鑭系元素和錒系元素。內(nèi)過(guò)渡元素分別又叫鑭系元素和錒系元素。 2. 元素基本性質(zhì)的周期性元素基本性質(zhì)的周期性 原子半徑、電離能、電子親核能、電負(fù)原子半徑、電離

17、能、電子親核能、電負(fù)性、氧化值等，呈現(xiàn)明顯的周期性。性、氧化值等，呈現(xiàn)明顯的周期性。 (1) (1) 原子半徑原子半徑 一般來(lái)說(shuō)，范德華半徑一般來(lái)說(shuō)，范德華半徑 金屬半徑金屬半徑 共價(jià)半徑。共價(jià)半徑。 在討論原子半徑的變化規(guī)律時(shí)，實(shí)際上使在討論原子半徑的變化規(guī)律時(shí)，實(shí)際上使用了上述三種原子半徑。用了上述三種原子半徑。 范德華半徑范德華半徑金屬半徑金屬半徑共價(jià)半徑共價(jià)半徑原子半徑數(shù)據(jù)原子半徑數(shù)據(jù)Li157Be112Mg160Na191Ca197K235Rb250Sr215Ba224Cs272Sc164Mo140Cr129Mn137Tc135Re137Os135Ru134Fe126Co125Rh1

18、34Ir136Pt139Pd137Ni125Cu128Ag144Au144Hg155Cd152Zn137Ti147V135Nb147Y182Hf159Ta147W141Lu172Zr160B88C77N74O66F64Al143Si118P110S104Cl99Ge122Ga153Tl171In167Br114As121Se104Sn158Sb141Te137I133Bi182Pb175同周期原子半徑的變化趨勢(shì)同周期原子半徑的變化趨勢(shì) ( (一一) ) 使鑭系后面的過(guò)渡元素鉿使鑭系后面的過(guò)渡元素鉿(Hf)、鉭鉭(Ta)、鎢鎢(W)的原子半徑與其同族相應(yīng)的鋯的原子半徑與其同族相應(yīng)的鋯(Zr)、鈮

19、鈮(Nb)、鉬鉬(Mo)的原子半徑極為接近，造成的原子半徑極為接近，造成 Zr和和Hf、Nb和和Ta、Mo和和W的性質(zhì)十分相似，在自然界的性質(zhì)十分相似，在自然界往往共生，分離十分困難。往往共生，分離十分困難。 鑭系收縮的結(jié)果：鑭系收縮的結(jié)果：同族元素原子半徑自上而下增大同族元素原子半徑自上而下增大: 電子層依次電子層依次增加增加, 有效核電荷的影響退居次要地位有效核電荷的影響退居次要地位同族原子半徑的變化趨勢(shì)同族原子半徑的變化趨勢(shì) ( (二二) )同族元素原子半徑的變化趨勢(shì)：同族元素原子半徑的變化趨勢(shì)： (2) 電離能和電子親和能電離能和電子親和能 從氣態(tài)原子失去從氣態(tài)原子失去 1 個(gè)電子成為

20、個(gè)電子成為 +1價(jià)陽(yáng)離子價(jià)陽(yáng)離子時(shí)所吸收的能量，稱為第一電離能時(shí)所吸收的能量，稱為第一電離能 I1，常用單常用單位位 kJmol1。 氣態(tài)原子獲得氣態(tài)原子獲得 1 1 個(gè)電子成為個(gè)電子成為 1 1 價(jià)陰離子價(jià)陰離子時(shí)所放出的能量。電子親和能的數(shù)據(jù)不全，規(guī)時(shí)所放出的能量。電子親和能的數(shù)據(jù)不全，規(guī)律性也不強(qiáng)。律性也不強(qiáng)。 電離能電離能電子親和能電子親和能有效核電荷有效核電荷(Z)Z= Z Z 為核電荷為核電荷； 為屏蔽常數(shù)為屏蔽常數(shù) 同層電子：同層電子： = 0. 35（n = 1 時(shí)為時(shí)為 0. 30）內(nèi)一層電子：內(nèi)一層電子： = 0. 85再內(nèi)二層電子：再內(nèi)二層電子： = 1. 00Z= 26

21、例如：例如：35BrZ= 3526Fe（60. 35 + 180. 85 +101. 00 ）= 7. 60(10. 35 + 140. 85 + +101. 00 ）= 3. 75 屏蔽和穿鉆效應(yīng)屏蔽和穿鉆效應(yīng)屏蔽效應(yīng)：屏蔽效應(yīng)：對(duì)一個(gè)指定的電子而言對(duì)一個(gè)指定的電子而言,它會(huì)受到它會(huì)受到來(lái)自內(nèi)層電子和同層其他電子負(fù)電荷的排來(lái)自內(nèi)層電子和同層其他電子負(fù)電荷的排斥力斥力, 這種球殼狀負(fù)電荷像一個(gè)屏蔽罩這種球殼狀負(fù)電荷像一個(gè)屏蔽罩, 部部分阻隔了核對(duì)該電子的吸引力。分阻隔了核對(duì)該電子的吸引力。鉆穿效應(yīng)：鉆穿效應(yīng)：指外部電子進(jìn)入原子內(nèi)部空間，受指外部電子進(jìn)入原子內(nèi)部空間，受到核的較強(qiáng)的吸引作用。到核

22、的較強(qiáng)的吸引作用。(3)電負(fù)性電負(fù)性化合物化合物 電負(fù)性元素電負(fù)性元素 電正性元素電正性元素ClO2 (Cl-O化合物化合物) O(3.44) Cl(3.16) HCl Cl(3.16) H(2.20) 元素的電負(fù)性表示處于化合物中的該元素元素的電負(fù)性表示處于化合物中的該元素原子將電子對(duì)吸引向自身的能力。如果原子吸原子將電子對(duì)吸引向自身的能力。如果原子吸引電子的趨勢(shì)相對(duì)較強(qiáng)引電子的趨勢(shì)相對(duì)較強(qiáng), 元素在該化合物中顯元素在該化合物中顯示電負(fù)性示電負(fù)性;如果原子吸引電子的趨勢(shì)相對(duì)較弱如果原子吸引電子的趨勢(shì)相對(duì)較弱,元素在該化合物中則顯示電正性。元素在該化合物中則顯示電正性。 H2.1HeLi1.0

23、Be1.5B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0NeNa0.9Mg1.2Al1.5Si1.8P2.1S2.5Cl3.0ArK0.8Ca1.0Sc1.3Ti1.5V1.6Cr1.6Mn1.5Fe1.8Co1.9Ni1.9Cu1.9Zn1.6Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8KrRb0.8Sr1.0Y1.2Zr1.4Nb1.5Mo1.8Tc1.9Ru2.2Rh2.2Pd2.2Ag1.9Cd1.7In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5XeCs0.7Ba0.9La1.1.Lu1.2Hf1.3Ta1.4W1.7Re1.9Os2.2Ir2.2Pt2.2Au2.4Hg1.9Tl1

24、.8Pb1.9Bi1.9Po2.0At2.2RnFr0.7Ra0.9Ac1.1LrRf1.3DbSgBhHsMt周期表中的一些元素的電負(fù)性周期表中的一些元素的電負(fù)性(4) 氧化值氧化值 IA0+10IIAIIIA IVA VA VIA VIIA+2+3-4+4-3+1+3+5-2+4+6-1+1+5+7IIIB IVB VB VIB VIIBVIIIIBIIB+3+2+4+3+5+3+6+2+7+2+3+8+1+2+3+2+1+3+2+4+3+5+4+6變價(jià)元素中，下劃線的較穩(wěn)定變價(jià)元素中，下劃線的較穩(wěn)定三、金屬材料三、金屬材料1.金屬分類金屬分類按顏色分：黑色金屬和有色金屬按顏色分：黑色金屬

25、和有色金屬黑色金屬：包括鐵、錳、鉻及其合金。黑色金屬：包括鐵、錳、鉻及其合金。有色金屬：除黑色金屬以外的所有金屬及其有色金屬：除黑色金屬以外的所有金屬及其合金。合金。 有色金屬按其密度、化學(xué)穩(wěn)定性及其在地有色金屬按其密度、化學(xué)穩(wěn)定性及其在地殼中的分布等，分為以下五類：殼中的分布等，分為以下五類：（1）輕金屬）輕金屬 密度小于密度小于4.5g cm-3，包括，包括鋁、鎂、鈹、鈉、鉀、鈣、鍶、鋇、鈦。鋁、鎂、鈹、鈉、鉀、鈣、鍶、鋇、鈦。 （2）重金屬）重金屬 密度大于密度大于4.5 g cm-3，包括銅、，包括銅、鎳、鉛、鋅、銻、鈷、汞等。鎳、鉛、鋅、銻、鈷、汞等。 （3）貴金屬）貴金屬 金、銀和

26、鉑系元素。金、銀和鉑系元素。（4） 稀有金屬稀有金屬 含量較少、分布稀散、發(fā)現(xiàn)含量較少、分布稀散、發(fā)現(xiàn)較晚、難提取或制備應(yīng)用較晚，如鋰、銣、較晚、難提取或制備應(yīng)用較晚，如鋰、銣、銫、鈹、銫、鈹、稀土元素等。稀土元素等。（5） 放射性元素放射性元素 指金屬元素的原子核能自指金屬元素的原子核能自發(fā)地放射出射線的金屬，包括鈁、锝、釙、發(fā)地放射出射線的金屬，包括鈁、锝、釙、鐳和錒系元素。鐳和錒系元素。 2.幾種重要的金屬元素及其重要化合物幾種重要的金屬元素及其重要化合物（1）鈦及其重要化合物）鈦及其重要化合物22Ti ： 3d24s2 密度小（密度小（4.5 gcm-3），熔點(diǎn)高），熔點(diǎn)高(1675

27、)，強(qiáng)度大，耐腐蝕。，強(qiáng)度大，耐腐蝕。鈦合金性質(zhì)鈦合金性質(zhì) 耐腐蝕性強(qiáng)，特別在海水中不會(huì)出現(xiàn)孔蝕或耐腐蝕性強(qiáng)，特別在海水中不會(huì)出現(xiàn)孔蝕或縫隙腐蝕；高、低溫力學(xué)性能好。鈦合金可用于縫隙腐蝕；高、低溫力學(xué)性能好。鈦合金可用于高速飛機(jī)的制造。高速飛機(jī)的制造。某些鈦合金在低溫下能保持良好的塑性、足某些鈦合金在低溫下能保持良好的塑性、足夠的韌性，常用于航空航天器的液氫貯箱夠的韌性，常用于航空航天器的液氫貯箱及液氦貯箱。具有記憶功能、超導(dǎo)功能、及液氦貯箱。具有記憶功能、超導(dǎo)功能、儲(chǔ)氫功能。如儲(chǔ)氫功能。如TiNb合金是超導(dǎo)材料，合金是超導(dǎo)材料，TiMn1.5為儲(chǔ)氫材料，鈦合金還有親生物功為儲(chǔ)氫材料，鈦合金還

28、有親生物功能，用于制作骨螺釘、人工關(guān)節(jié)。能，用于制作骨螺釘、人工關(guān)節(jié)。（2）鉻及其重要化合物）鉻及其重要化合物24Cr 3d54s1 熔、沸點(diǎn)高，硬度大，易鈍熔、沸點(diǎn)高，硬度大，易鈍化，耐腐蝕。用于制造特殊鋼，如鉻鋼，化，耐腐蝕。用于制造特殊鋼，如鉻鋼，含鉻含鉻0.5%，既硬又有韌性。不銹鋼中含鉻，既硬又有韌性。不銹鋼中含鉻12-14%。 生物體中的鉻主要以生物體中的鉻主要以+3+3氧化態(tài)形式存在。氧化態(tài)形式存在。人體中低濃度的鉻廣為分布，其中較多在人體中低濃度的鉻廣為分布，其中較多在組織和器官中。組織和器官中。 鉻的生理功能與胰島素密切相關(guān)，在胰鉻的生理功能與胰島素密切相關(guān)，在胰島素促進(jìn)簡(jiǎn)單

29、物質(zhì)合成脂肪時(shí)，需三價(jià)鉻。島素促進(jìn)簡(jiǎn)單物質(zhì)合成脂肪時(shí)，需三價(jià)鉻。因此三價(jià)鉻是人體正常的糖代謝和脂代謝的因此三價(jià)鉻是人體正常的糖代謝和脂代謝的必需微量元素。必需微量元素。 若人體中含鉻量太低，往往會(huì)導(dǎo)致膽固若人體中含鉻量太低，往往會(huì)導(dǎo)致膽固醇不正常，引起動(dòng)脈粥樣硬化，使血液病變。醇不正常，引起動(dòng)脈粥樣硬化，使血液病變。通過(guò)服用鉻劑可得到治療。六價(jià)鉻對(duì)人體有通過(guò)服用鉻劑可得到治療。六價(jià)鉻對(duì)人體有毒，可引起貧血、腎炎、消化道疾病，并有毒，可引起貧血、腎炎、消化道疾病，并有致癌作用。鉻存在于海藻、魚(yú)類、豆類中。致癌作用。鉻存在于海藻、魚(yú)類、豆類中。(3)錳及其重要化合物錳及其重要化合物 25Mn 3d

30、54s2 錳合金用途大。錳鋼（含錳錳合金用途大。錳鋼（含錳1215%），硬，能抗沖擊并耐磨損。），硬，能抗沖擊并耐磨損。 錳是是人體健康必須的微量元素。人體含量錳是是人體健康必須的微量元素。人體含量為為1020mg，是一種酶激活劑。錳在人體中，是一種酶激活劑。錳在人體中主要以主要以Mn3+形式存在，我國(guó)規(guī)定成人錳的攝形式存在，我國(guó)規(guī)定成人錳的攝入量為入量為5-10mg/日。日。 缺少錳會(huì)影響體內(nèi)多種維生素的合成和功能、缺少錳會(huì)影響體內(nèi)多種維生素的合成和功能、降低人的抗病能力、造成骨骼畸形、易驚降低人的抗病能力、造成骨骼畸形、易驚厥。但錳過(guò)量會(huì)導(dǎo)致無(wú)力、帕金森癥、心厥。但錳過(guò)量會(huì)導(dǎo)致無(wú)力、帕金森

31、癥、心肌梗塞。錳存在于干果、粗谷物、核桃仁、肌梗塞。錳存在于干果、粗谷物、核桃仁、板栗、菇類等食物中板栗、菇類等食物中。高錳酸鉀常用氧化劑、毒氣吸附劑、消毒殺高錳酸鉀常用氧化劑、毒氣吸附劑、消毒殺菌劑。菌劑。稀土元素稀土元素鑭系元素鑭系元素57La-71Lu，用，用Ln表示。表示。B族的鈧族的鈧Sc、釔、釔Y和鑭系元素一起統(tǒng)稱為稀和鑭系元素一起統(tǒng)稱為稀土元素。土元素。 稀土元素為稀土元素為+3氧化態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定，但也有氧化態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定，但也有+2、+4氧化數(shù)。氧化數(shù)。彩色熒光粉：彩色熒光粉：( (Y2O2S : Eu3+，紅粉；紅粉；Y2O2S : Tb3+，綠粉綠粉) )稀土元素產(chǎn)品稀土元素產(chǎn)

32、品 用稀土化合物給材料著色或染色，其色牢度、用稀土化合物給材料著色或染色，其色牢度、光澤等各種指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)的著色劑和染料。光澤等各種指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)的著色劑和染料。激光晶體：激光晶體： 釔釹石榴石釔釹石榴石 (Y3Al5O12 : Nd3+)超導(dǎo)材料：超導(dǎo)材料： YBCO稀土永磁體：稀土永磁體：SmCo5、Nd15Fe77B8 等等染料：染料：合金材料合金材料合金合金:由一種金屬與另一種或幾種其他金屬或非由一種金屬與另一種或幾種其他金屬或非金屬融合在一起形成的具有金屬特性的物質(zhì)。金屬融合在一起形成的具有金屬特性的物質(zhì)。 (2)固溶體合金固溶體合金: 固態(tài)溶液固態(tài)溶液,不僅在熔融時(shí)互溶，不僅在熔

33、融時(shí)互溶，在凝固時(shí)也保持互溶。固溶體保持了溶劑金屬在凝固時(shí)也保持互溶。固溶體保持了溶劑金屬的晶格，溶質(zhì)金屬分布在溶劑金屬的晶格中。的晶格，溶質(zhì)金屬分布在溶劑金屬的晶格中。(1)混合物合金混合物合金:兩種或多種金屬的機(jī)械混合物。兩種或多種金屬的機(jī)械混合物。熔融狀態(tài)時(shí)完全或部分互溶，凝固時(shí)各組分又熔融狀態(tài)時(shí)完全或部分互溶，凝固時(shí)各組分又分別獨(dú)自結(jié)晶出來(lái)。分別獨(dú)自結(jié)晶出來(lái)。(3)金屬化合物合金金屬化合物合金: 當(dāng)兩種金屬元素原子的外當(dāng)兩種金屬元素原子的外層電子結(jié)構(gòu)、電負(fù)性和原子半徑差別較大時(shí)，層電子結(jié)構(gòu)、電負(fù)性和原子半徑差別較大時(shí)，可形成金屬化合物合金。包括正常價(jià)化合物可形成金屬化合物合金。包括正常

34、價(jià)化合物和電子化合物和電子化合物 。 大多數(shù)金屬化合物屬于電子化合物。這類大多數(shù)金屬化合物屬于電子化合物。這類化合物以金屬鍵相結(jié)合，其成分在一定范圍內(nèi)化合物以金屬鍵相結(jié)合，其成分在一定范圍內(nèi)變化，不符合氧化數(shù)規(guī)則。變化，不符合氧化數(shù)規(guī)則。 輕質(zhì)合金輕質(zhì)合金 以輕金屬（鎂、鋁、鈦、鋰、鈹?shù)龋橹饕暂p金屬（鎂、鋁、鈦、鋰、鈹?shù)龋橹饕煞值暮辖鸩牧希凿X合金和鈦合金最為重要成分的合金材料，以鋁合金和鈦合金最為重要。要。 堅(jiān)鋁，含鋁堅(jiān)鋁，含鋁94%，銅，銅4%，鎂、錳、鐵、硅，鎂、錳、鐵、硅各各0. 5%。 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 以硬質(zhì)化合物為硬質(zhì)相，金屬或合金為黏結(jié)以硬質(zhì)化合物為硬質(zhì)相，金屬或合金為黏

35、結(jié)相的復(fù)合材料。相的復(fù)合材料。 (記憶合金記憶合金 、貯氫合金、貯氫合金)四、人體中各種元素的分布情況四、人體中各種元素的分布情況 人體在漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程中，逐步形成了一人體在漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程中，逐步形成了一套自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)，選擇了元素周期表中約有套自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)，選擇了元素周期表中約有 90 90 種穩(wěn)定元素來(lái)構(gòu)成人體本身并維持生存。種穩(wěn)定元素來(lái)構(gòu)成人體本身并維持生存。精確測(cè)定不同地區(qū)人體中化學(xué)元素的結(jié)果證明，精確測(cè)定不同地區(qū)人體中化學(xué)元素的結(jié)果證明，地殼中存在的各種化學(xué)元素，在人體中幾乎都地殼中存在的各種化學(xué)元素，在人體中幾乎都能找到，而且人體中這些元素平均含量的相對(duì)能找到，而且人體中這些元素平均

36、含量的相對(duì)大小，也和地殼內(nèi)的情況十分相似，變化趨勢(shì)大小，也和地殼內(nèi)的情況十分相似，變化趨勢(shì)也很吻合。也很吻合。 原 子 序 數(shù)1051041031021011101102103104地殼巖石中元素的豐度值/(mgkg1)血液(英國(guó)人)中元素平均豐度值/(mgcm3)NaFeOBaCSiCaK人體血液和地殼中元素含量的相關(guān)性必需的微量元素：有必需的微量元素：有 14 種，它們分別是種，它們分別是 Fe，F(xiàn)，Zn，Cu，Sn，V，Mn，Cr，I，Se，Mo，Ni，As，Co 和和 Br 等，共占人體總質(zhì)量的等，共占人體總質(zhì)量的 0. 02%。宏量元素：有宏量元素：有 12 種，它們分別是種，它們分

37、別是 O，C，H，N，Ca， P，S，K，Na，Cl，Mg 和和 Si，占占人體總質(zhì)量的人體總質(zhì)量的 99. 98%，是構(gòu)成生命體的主要是構(gòu)成生命體的主要元素。元素。宏量元素與宏量元素與微量元素微量元素Li Be BNOFNa Mg AlPSCaSiSc Ti VCr Mn宏量元素的宏量元素的 KCCl 生命線生命線HCKCl生命線生命線 生命體內(nèi)存在的宏量元素通常分布在元素周生命體內(nèi)存在的宏量元素通常分布在元素周期表期表( (短表短表) )的最上部分。若以碳元素為起點(diǎn)，向的最上部分。若以碳元素為起點(diǎn)，向鉀元素和氯元素作兩條連線，則宏量元素基本上鉀元素和氯元素作兩條連線，則宏量元素基本上分布在

38、這條分布在這條 KCCl 線附近，故有人把這條線稱線附近，故有人把這條線稱為生命線。為生命線。最適宜營(yíng)養(yǎng)濃度定律示意圖最適宜營(yíng)養(yǎng)濃度定律示意圖元素濃度元素濃度效應(yīng)效應(yīng)足量中毒致死缺乏最適宜營(yíng)養(yǎng)濃度定律最適宜營(yíng)養(yǎng)濃度定律 人體必需的微量元素具有一定適宜的濃度人體必需的微量元素具有一定適宜的濃度范圍，超過(guò)或低于這個(gè)范圍都會(huì)引起疾病，范圍，超過(guò)或低于這個(gè)范圍都會(huì)引起疾病，因此在微量元素?cái)z入過(guò)程應(yīng)當(dāng)注意劑量因此在微量元素?cái)z入過(guò)程應(yīng)當(dāng)注意劑量效應(yīng)效應(yīng)關(guān)系。關(guān)系。作業(yè)：作業(yè)：小結(jié)小結(jié):1.原子軌道的能量高低順序原子軌道的能量高低順序2.多電子排布三原則多電子排布三原則3.原子結(jié)構(gòu)和周期表的關(guān)系原子結(jié)構(gòu)和周

39、期表的關(guān)系4.有效核電荷數(shù)，電離能，電子親和有效核電荷數(shù)，電離能，電子親和能，電負(fù)性等概念能，電負(fù)性等概念901，2，3，5祝同學(xué)們學(xué)習(xí)、生活快樂(lè)！ 謝謝各位同學(xué)！復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：1.寫(xiě)出寫(xiě)出42號(hào)元素核外電子分布式。號(hào)元素核外電子分布式。24號(hào)元素號(hào)元素價(jià)電子的軌道表示式。價(jià)電子的軌道表示式。2.指出指出3d104s2元素在周期表中的位置（區(qū)、元素在周期表中的位置（區(qū)、族、周期）。族、周期）。 化學(xué)鍵就是原子結(jié)合態(tài)（比如分子）中化學(xué)鍵就是原子結(jié)合態(tài)（比如分子）中相鄰原子間較強(qiáng)烈的相互作用。這種結(jié)合力相鄰原子間較強(qiáng)烈的相互作用。這種結(jié)合力的大小常用鍵能表示，大約在的大小常用鍵能表示，大約在 125

40、 900 kJmol-1之間。化學(xué)鍵一般分為離子鍵、共之間。化學(xué)鍵一般分為離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵三種。價(jià)鍵和金屬鍵三種。第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)鍵化學(xué)鍵 分子間力分子間力1.1.離子鍵離子鍵 離子鍵又稱電價(jià)鍵，是正、負(fù)離子間通過(guò)強(qiáng)離子鍵又稱電價(jià)鍵，是正、負(fù)離子間通過(guò)強(qiáng)烈的靜電作用而形成的化學(xué)鍵。離子鍵沒(méi)有方烈的靜電作用而形成的化學(xué)鍵。離子鍵沒(méi)有方向性和飽和性。由離子鍵結(jié)合而形成的晶體叫向性和飽和性。由離子鍵結(jié)合而形成的晶體叫離子晶體。離子晶體。 離子鍵與電負(fù)性有關(guān)。離子鍵與電負(fù)性有關(guān)。 一般把兩元素電負(fù)性差大于一般把兩元素電負(fù)性差大于1.7的鍵稱為離的鍵稱為離子鍵。子鍵。1914 年，美國(guó)化學(xué)家路易

41、斯年，美國(guó)化學(xué)家路易斯 (G. N. Lewis)2. 共價(jià)鍵共價(jià)鍵由共價(jià)鍵結(jié)合而成的化合物稱為共價(jià)化合物。由共價(jià)鍵結(jié)合而成的化合物稱為共價(jià)化合物。 H + H HH 成鍵原子間可通過(guò)共享一對(duì)或幾對(duì)電子形成鍵原子間可通過(guò)共享一對(duì)或幾對(duì)電子形成穩(wěn)定的分子。成穩(wěn)定的分子。由共享電子對(duì)形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵。由共享電子對(duì)形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵。(1)價(jià)鍵理論要點(diǎn)（價(jià)鍵理論要點(diǎn)（共價(jià)鍵的形成條件）共價(jià)鍵的形成條件） A如果原子在未化合前含有未成對(duì)的電子，且如果原子在未化合前含有未成對(duì)的電子，且自旋方向相反的話，則可以倆倆偶合構(gòu)成自旋方向相反的話，則可以倆倆偶合構(gòu)成“電子對(duì)電子對(duì)”，每一對(duì)電子的偶合就形

42、成一個(gè)，每一對(duì)電子的偶合就形成一個(gè)共價(jià)鍵。（飽和性）共價(jià)鍵。（飽和性） B 原子軌道重疊時(shí)，要同號(hào)重疊，且要符合原子軌道重疊時(shí)，要同號(hào)重疊，且要符合最大重疊原理最大重疊原理（方向性）（方向性）+sspzpzxx+ z+ z+pxsx + + + pxpxxpxpx+ zx + zx y鍵鍵 鍵鍵 共價(jià)鍵的鍵型：共價(jià)鍵的鍵型：鍵、鍵、鍵鍵 H 苯分子的成鍵苯分子的成鍵 (a) sp2 軌道成軌道成 鍵骨架鍵骨架(b) 6 個(gè)個(gè) p 軌道重疊成離域軌道重疊成離域鍵鍵定域鍵和離域鍵定域鍵和離域鍵 作用：作用：“離域鍵離域鍵”會(huì)增加分子的穩(wěn)定性；影會(huì)增加分子的穩(wěn)定性；影響物質(zhì)的理化性質(zhì)。響物質(zhì)的理化性

43、質(zhì)。例：例：OOOO3OCOCO2ONONO2nm離域鍵表示為：離域鍵表示為：(2)雜化軌道理論：雜化軌道理論：?jiǎn)栴}：?jiǎn)栴}： 如果如果 H2O 和和 NH3 分子中的分子中的 OH 鍵和鍵和 NH 鍵是由鍵是由 H 原子的原子的 1s 軌道與軌道與 O 原子和原子和 N 原子中單電子占據(jù)的原子中單電子占據(jù)的2p 軌道重疊形成的，軌道重疊形成的，HOH 和和 HNH 鍵角應(yīng)為鍵角應(yīng)為 90；事實(shí)上；事實(shí)上, 上述上述兩個(gè)鍵角各自都遠(yuǎn)大于兩個(gè)鍵角各自都遠(yuǎn)大于90。 同一原子中能量相近的原子軌道組合成成同一原子中能量相近的原子軌道組合成成鍵能力更強(qiáng)的新的原子軌道，這個(gè)過(guò)程就叫鍵能力更強(qiáng)的新的原子軌道

44、，這個(gè)過(guò)程就叫原子軌道的雜化，新的原子軌道稱為雜化軌原子軌道的雜化，新的原子軌道稱為雜化軌道。重新組合后的一組軌道如果能量相等、道。重新組合后的一組軌道如果能量相等、空間分布對(duì)稱，則稱為等性雜化，所得的軌空間分布對(duì)稱，則稱為等性雜化，所得的軌道稱為等性雜化軌道，如甲烷、乙烯、乙炔道稱為等性雜化軌道，如甲烷、乙烯、乙炔中的中的 C。 雜化軌道理論雜化軌道理論+-sp 雜化軌道雜化軌道+-+-+-120osp2 雜化軌道雜化軌道sp3 雜化軌道雜化軌道碳的雜化軌道示意圖碳的雜化軌道示意圖(a)(b)(c)等性雜化等性雜化2s2p2s2psp2p兩個(gè)兩個(gè) sp 雜化軌道雜化軌道激發(fā)激發(fā)雜化雜化 sp

45、sp雜化雜化2s2p軌道軌道2s2p2s2psp2三個(gè)三個(gè) sp2 雜化軌道雜化軌道激發(fā)激發(fā)雜化雜化spsp2 2雜化雜化2p2s2s2psp3四個(gè)四個(gè) sp3 雜化軌道雜化軌道激發(fā)激發(fā)雜化雜化spsp3 3雜化雜化不等性雜化不等性雜化 NH3 和和 H2O 分子空間構(gòu)型示意圖分子空間構(gòu)型示意圖NHHH106. 6oOHH104. 5oH2O中共價(jià)鍵形成中共價(jià)鍵形成sp3 3 雜化雜化sp3基 態(tài) 氧 原基 態(tài) 氧 原子的子的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)雜化軌道雜化軌道NH3中共價(jià)鍵形成中共價(jià)鍵形成spsp3 3雜化雜化基 態(tài) 氮 原基 態(tài) 氮 原子的子的 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)雜化軌道雜化軌道NH3中共價(jià)鍵形成中共價(jià)鍵

46、形成解釋下列問(wèn)題：解釋下列問(wèn)題： NH3、H2O 的鍵角為什么比的鍵角為什么比 CH4 小？小？ CO2 的鍵角為何是的鍵角為何是180？ 乙烯為何取乙烯為何取120 的鍵角？的鍵角？ 在在 BCl3 和和 NCl3 分子中，中心原子的氧化分子中，中心原子的氧化數(shù)和配體數(shù)都相同，為什么兩者的空間分子結(jié)數(shù)和配體數(shù)都相同，為什么兩者的空間分子結(jié)構(gòu)卻不同？構(gòu)卻不同？s-p-d雜化和雜化和p-d-s雜化（略）雜化（略）直線型直線型sp 平面平面三角形三角形sp2正四正四面體面體sp3三角三角雙錐雙錐dsp3正八正八面體面體d2sp3雜化軌道理論小結(jié)：雜化軌道理論小結(jié)： 雜化軌道理論雜化軌道理論能夠很好

47、地解釋一些分子的能夠很好地解釋一些分子的空間構(gòu)型，空間構(gòu)型，解釋不了像氧分子具有順磁性等一類解釋不了像氧分子具有順磁性等一類的問(wèn)題。的問(wèn)題。 主要觀點(diǎn)為：當(dāng)原子形成分子后，電子不主要觀點(diǎn)為：當(dāng)原子形成分子后，電子不再局限于個(gè)別原子的原子軌道，而是從屬于整再局限于個(gè)別原子的原子軌道，而是從屬于整個(gè)分子的分子軌道。分子軌道可以近似地通過(guò)個(gè)分子的分子軌道。分子軌道可以近似地通過(guò)原子軌道的適當(dāng)組合而得到。電子在分子軌道原子軌道的適當(dāng)組合而得到。電子在分子軌道中的排布規(guī)則同樣服從能量最低原理、泡利不中的排布規(guī)則同樣服從能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。相容原理和洪特規(guī)則。(3) 分子軌道理論（略）

48、分子軌道理論（略） 3.配位鍵（共價(jià)鍵里的一種特殊形式）配位鍵（共價(jià)鍵里的一種特殊形式）4NHHNHHF BF4- 形成條件：成鍵原子一方提供孤對(duì)電子，另形成條件：成鍵原子一方提供孤對(duì)電子，另一方提供空軌道。一方提供空軌道。CO 配位化合物中的中心原子與配體之間形成的配位化合物中的中心原子與配體之間形成的化學(xué)鍵叫配位鍵，它是由配體中的配位原子單化學(xué)鍵叫配位鍵，它是由配體中的配位原子單獨(dú)提供電子對(duì)與配位中心原子成鍵的。獨(dú)提供電子對(duì)與配位中心原子成鍵的。例如：配合物例如：配合物 Ag(NH3)2Cl H3N + Ag+ + NH3H3N Ag NH3+ CaY2- - 配離子配離子EDTACaON

49、COOOCONCH2OCOCH2CH2CH2CH2CH2CO2-乙二胺四乙酸根合鈣乙二胺四乙酸根合鈣(II)6 個(gè)配位原子個(gè)配位原子 (4 個(gè)個(gè) O，2 個(gè)個(gè) N)EDTA是著名的解毒劑是著名的解毒劑A BA+ B-4. 鍵的離子性和共價(jià)性鍵的離子性和共價(jià)性共振的結(jié)果是系統(tǒng)能量降低，分子趨于穩(wěn)定。共振的結(jié)果是系統(tǒng)能量降低，分子趨于穩(wěn)定。 H:H， H+H:-， :H - H+ 電負(fù)性之差與離子性之間的關(guān)系電負(fù)性之差與離子性之間的關(guān)系電負(fù)性之差電負(fù)性之差0321離子性離子性 1.0 0.5IBrLiF KFNaClHClHF元素電負(fù)性差元素電負(fù)性差 離子性離子性 共價(jià)性共價(jià)性 0.2 1 99

50、0.6 9 91 1.0 22 78 1.6 47 53 1.8 55 45 2.2 70 30 2.6 82 18 2.8 86 14 3.0 89 11 3.2 92 8小結(jié)：小結(jié)：1.離子鍵和共價(jià)鍵離子鍵和共價(jià)鍵2.共價(jià)鍵中的共價(jià)鍵中的鍵和鍵和鍵，定域鍵和鍵，定域鍵和離域鍵離域鍵3.雜化軌道理論雜化軌道理論3.鍵的離子性和共價(jià)性鍵的離子性和共價(jià)性祝同學(xué)們學(xué)習(xí)、生活快樂(lè)！ 謝謝各位同學(xué)！二、范德華力、次價(jià)力和氫鍵二、范德華力、次價(jià)力和氫鍵1. 范德華力范德華力在小分子中分子間作用力被稱做范德華力在小分子中分子間作用力被稱做范德華力取向力取向力誘導(dǎo)力誘導(dǎo)力色散力色散力范德華力范德華力取向力：

51、是指極性分子與極性分子的永久偶取向力：是指極性分子與極性分子的永久偶極間的靜電引力。這種作用力的大小與分極間的靜電引力。這種作用力的大小與分子的偶極矩直接相關(guān)。子的偶極矩直接相關(guān)。 + + + + + +誘導(dǎo)力：指極性分子的永久偶極與非極性分誘導(dǎo)力：指極性分子的永久偶極與非極性分子的瞬間誘導(dǎo)偶極之間的作用力。子的瞬間誘導(dǎo)偶極之間的作用力。 + + + + + + +色散力：指分子的瞬間偶極與瞬間誘導(dǎo)偶極色散力：指分子的瞬間偶極與瞬間誘導(dǎo)偶極之間的作用力，也叫倫敦力。之間的作用力，也叫倫敦力。范德華力的本質(zhì)范德華力的本質(zhì)色散力大小依賴于分子的大小和形狀色散力大小依賴于分子的大小和形狀 作用在分子

52、或原子之間；沒(méi)有方向性和作用在分子或原子之間；沒(méi)有方向性和飽和性；三種力主要是色散力。飽和性；三種力主要是色散力。 分子間的作用力比化學(xué)鍵小，僅僅幾個(gè)千分子間的作用力比化學(xué)鍵小，僅僅幾個(gè)千焦每摩爾，最多也只有十幾千焦每摩爾。分子焦每摩爾，最多也只有十幾千焦每摩爾。分子間力沒(méi)有方向性，而且是一種極近距離的電性間力沒(méi)有方向性，而且是一種極近距離的電性作用力。作用力。 分子間力對(duì)物質(zhì)的物理性質(zhì)的影響分子間力對(duì)物質(zhì)的物理性質(zhì)的影響 一般來(lái)說(shuō)，相同類型的單質(zhì)或化合物中，一般來(lái)說(shuō)，相同類型的單質(zhì)或化合物中，分子間力隨其相對(duì)分子質(zhì)量的增大而變大。分子間力隨其相對(duì)分子質(zhì)量的增大而變大。 分子間力越大，汽化熱越

53、大，沸點(diǎn)就越高；分子間力越大，汽化熱越大，沸點(diǎn)就越高；固態(tài)物質(zhì)的分子間力越大，熔化熱就越大，熔固態(tài)物質(zhì)的分子間力越大，熔化熱就越大，熔點(diǎn)就越高等。點(diǎn)就越高等。 氫原子與電負(fù)性大、半徑相對(duì)較小的氫原子與電負(fù)性大、半徑相對(duì)較小的 O 或或 N 原子成鍵時(shí)，其電子云強(qiáng)烈偏離原子成鍵時(shí)，其電子云強(qiáng)烈偏離 H 原子，原子，使其成為近似裸露的質(zhì)子，進(jìn)而再去吸引另一使其成為近似裸露的質(zhì)子，進(jìn)而再去吸引另一分子中的分子中的 O 或或 N 原子周圍的電子云，這種原子周圍的電子云，這種作用稱為氫鍵。作用稱為氫鍵。2. 氫鍵氫鍵XHYX、Y 主要是主要是 F，O，N氫鍵具有方向性和飽和性。氫鍵具有方向性和飽和性。氫

54、鍵鍵能約為氫鍵鍵能約為 8 50 kJmol1，HXYRrdOHHOHHNOOOH氫鍵的類型氫鍵的類型分子間氫鍵分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵分子間氫鍵分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵 次價(jià)力是高分子化合物、生物大分子物質(zhì)次價(jià)力是高分子化合物、生物大分子物質(zhì)的鏈間作用力，它是非鍵合原子間、基團(tuán)間和的鏈間作用力，它是非鍵合原子間、基團(tuán)間和分子間的結(jié)合力的總和，它包括氫鍵等分子間分子間的結(jié)合力的總和，它包括氫鍵等分子間力。與次價(jià)力相對(duì)應(yīng)的是主價(jià)力，它是形成高力。與次價(jià)力相對(duì)應(yīng)的是主價(jià)力，它是形成高分子鏈的化學(xué)鍵。分子鏈的化學(xué)鍵。 次價(jià)力的大小影響高聚物的耐熱性、溶解次價(jià)力的大小影響高聚物的耐熱性、溶

55、解性、電性能、機(jī)械性能等。性、電性能、機(jī)械性能等。3. 次價(jià)力次價(jià)力 一般來(lái)講，高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量越一般來(lái)講，高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量越大，鏈越長(zhǎng)，次價(jià)力和機(jī)械強(qiáng)度也越大，這是大，鏈越長(zhǎng)，次價(jià)力和機(jī)械強(qiáng)度也越大，這是不同于小分子物質(zhì)的一個(gè)主要點(diǎn)，也是高分子不同于小分子物質(zhì)的一個(gè)主要點(diǎn)，也是高分子化合物能做結(jié)構(gòu)材料的重要原因。對(duì)于含環(huán)形、化合物能做結(jié)構(gòu)材料的重要原因。對(duì)于含環(huán)形、梯形、網(wǎng)狀或體型交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高聚物，由于次梯形、網(wǎng)狀或體型交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高聚物，由于次價(jià)力的存在可使它們更具剛性、抗拉強(qiáng)度、優(yōu)價(jià)力的存在可使它們更具剛性、抗拉強(qiáng)度、優(yōu)良的穩(wěn)定性和耐熱性。良的穩(wěn)定性和耐熱性。 有些高分

56、子化合物自身即可導(dǎo)電。如聚有些高分子化合物自身即可導(dǎo)電。如聚乙炔，乙炔，1958年合成，到年合成，到20世紀(jì)世紀(jì)70年代人們發(fā)年代人們發(fā)現(xiàn)它有導(dǎo)電性能；繼此，人們又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)聚現(xiàn)它有導(dǎo)電性能；繼此，人們又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)聚苯乙炔、聚乙烯吡啶等具有導(dǎo)電性。導(dǎo)電原苯乙炔、聚乙烯吡啶等具有導(dǎo)電性。導(dǎo)電原因是這些分子中存在共軛因是這些分子中存在共軛鍵，鍵，電子在共軛電子在共軛體系中可自由流動(dòng)。若用體系中可自由流動(dòng)。若用I2、Br2 等鹵素或等鹵素或BF3、AsF3 等攙雜后，其電導(dǎo)率可達(dá)金屬水等攙雜后，其電導(dǎo)率可達(dá)金屬水平，因此被稱為合成金屬。用這些導(dǎo)電材料平，因此被稱為合成金屬。用這些導(dǎo)電材料可做太陽(yáng)能電池、

57、電極、半導(dǎo)體材料等，也可做太陽(yáng)能電池、電極、半導(dǎo)體材料等，也可制成有金屬光澤的薄膜。可制成有金屬光澤的薄膜。“合成金屬合成金屬” 性能：無(wú)毒、無(wú)味，易性能：無(wú)毒、無(wú)味，易溶于酮、醛、酯等有機(jī)溶溶于酮、醛、酯等有機(jī)溶劑。耐磨性、抗沖擊性能劑。耐磨性、抗沖擊性能好。好。 ABS塑料塑料 用途：用于家用電器、箱用途：用于家用電器、箱包、裝飾板材、汽車收音包、裝飾板材、汽車收音機(jī)等零部件。機(jī)等零部件。結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式: :CH2CHCH2CH2CHCNxCHyCH2CHz 金屬鍵的分子軌道模型叫做能帶理論或固體金屬鍵的分子軌道模型叫做能帶理論或固體能帶理論。能帶理論認(rèn)為：能帶理論。能帶理論認(rèn)為：N 個(gè)金屬

58、原子組成個(gè)金屬原子組成金屬后，金屬后，N個(gè)個(gè)原子中的每一種原子軌道發(fā)展成相原子中的每一種原子軌道發(fā)展成相應(yīng)的應(yīng)的 N 個(gè)分子軌道。由于能級(jí)間距極小，故而個(gè)分子軌道。由于能級(jí)間距極小，故而每一組分子軌道形成一個(gè)幾乎連續(xù)的能帶，這每一組分子軌道形成一個(gè)幾乎連續(xù)的能帶，這就是所謂的固體能帶理論。就是所謂的固體能帶理論。 1.金屬鍵和固體能帶理論金屬鍵和固體能帶理論3. 4 晶體缺陷晶體缺陷 陶瓷和復(fù)合材料陶瓷和復(fù)合材料一、固體能帶理論一、固體能帶理論金屬鍵金屬鍵 “改性共價(jià)鍵改性共價(jià)鍵”能帶：能帶： 一組連續(xù)狀態(tài)的分子（或原子軌道）一組連續(xù)狀態(tài)的分子（或原子軌道）(1)能帶理論中的一些重要概念能帶理

59、論中的一些重要概念導(dǎo)帶導(dǎo)帶: 電子在其中能自由運(yùn)動(dòng)的能帶電子在其中能自由運(yùn)動(dòng)的能帶價(jià)帶價(jià)帶: 金屬中最高的全充滿能帶金屬中最高的全充滿能帶禁帶禁帶: 能帶和能帶之間的區(qū)域能帶和能帶之間的區(qū)域(2)能帶理論要點(diǎn)：能帶理論要點(diǎn)：A 成鍵時(shí)價(jià)電子必須是成鍵時(shí)價(jià)電子必須是“離域離域”的，屬于整個(gè)的，屬于整個(gè)金屬晶格的原子所共有；金屬晶格的原子所共有；B “能帶能帶”也可以看成是緊密堆積的金屬原子也可以看成是緊密堆積的金屬原子的電子能級(jí)發(fā)生的重疊，的電子能級(jí)發(fā)生的重疊， 這種能帶是屬于這種能帶是屬于整個(gè)金屬晶體的；整個(gè)金屬晶體的；C 以原子軌道能級(jí)的不同，金屬晶體中可有不以原子軌道能級(jí)的不同，金屬晶體中

60、可有不同的能帶，例如導(dǎo)帶、價(jià)帶、禁帶等；同的能帶，例如導(dǎo)帶、價(jià)帶、禁帶等； 利用能帶理論，可把固體分為導(dǎo)體、絕緣體利用能帶理論，可把固體分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。在金屬中禁帶消失，電子較容易地和半導(dǎo)體。在金屬中禁帶消失，電子較容易地進(jìn)行遷移，這就是導(dǎo)體。在絕緣體中，禁帶較進(jìn)行遷移，這就是導(dǎo)體。在絕緣體中，禁帶較寬。寬。 2. 絕緣體和半導(dǎo)體絕緣體和半導(dǎo)體(f)(e)n n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體p p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體摻B摻P(d)本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體SiEg3eV金屬和固體能帶示意圖金屬和固體能帶示意圖3p3s2p3s2s1s(b)(a)導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)帶導(dǎo)帶MgNa滿帶空帶空帶(c)禁帶絕緣體絕緣體金剛石