《原子结构分析原理》课件

《原子结构分析原理》本课件旨在深入探讨原子结构，并为理解化学反应提供理论基础课程目标掌握原子结构的基本概了解原子模型的演变历念史理解电子排布及量子数认识不同类型化学键的的意义特性原子结构的发展历程从古希腊的原子论到近代的量子力学，原子结构理论不断发展完善1道尔顿原子模型提出物质是由不可分割的原子构成，奠定了现代2原子理论的基础汤姆逊原子模型发现电子，提出原子内部存在带负电的电子，并3提出葡萄干布丁模型“”卢瑟福原子模型通过α粒子散射实验，提出原子核式结构模型，4认为原子核集中了质量和正电荷玻尔原子模型解释了氢原子光谱，提出电子在特定能级轨道上运5动，并解释了原子的光谱现象量子力学模型认为电子并非在固定轨道上运动，而是以概率云的6形式存在，更精确地描述了原子结构原子的组成原子核电子位于原子中心，包含质子和中子，占原子质量的绝大部分带负电，在原子核外高速运动，形成电子云，决定了原子的化学性质原子模型的演化汤姆逊模型1葡萄干布丁模型原子内部带正电的球体，带负电的电子镶嵌在球体中“”卢瑟福模型2核式模型原子中心为带正电的原子核，电子在核外绕核运动“”玻尔模型3提出电子在特定能级轨道上运动，解释了氢原子光谱量子力学模型4认为电子以概率云的形式存在，更精确地描述了原子结构汤姆逊原子模型模型1“葡萄干布丁模型”特点2原子内部带正电的球体，带负电的电子镶嵌在球体中缺陷3无法解释粒子散射实验的结果α卢瑟福原子模型实验粒子散射实验α结论原子中心为带正电的原子核，电子在核外绕核运动缺陷无法解释原子光谱的现象玻尔原子模型电子能级跃迁局限性电子只能在特定能级轨道上运动电子在不同能级间跃迁时，会吸收或释只适用于氢原子，无法解释多电子原子放能量，产生光谱现象的光谱现象量子力学原理量子化波粒二象性能量、动量等物理量是量子化的，只物质具有波粒二象性，既表现出波的能取离散的值性质，也表现出粒子的性质不确定性原理无法同时精确测量粒子的位置和动量原子轨道12轨道轨道s p球形对称，只有一个能级，可容纳个哑铃形，有个能级，每个能级可容纳23电子2个电子，共可容纳6个电子34轨道轨道d f形状复杂，有个能级，每个能级可容形状更复杂，有个能级，每个能级可57纳个电子，共可容纳个电子容纳个电子，共可容纳个电子210214电子云图电子排布规则能量最低原理泡利不相容原理洪特规则电子首先占据能量最低的轨道同一个原子轨道最多只能容纳两个电子，当多个电子占据能级相同的轨道时，它们且这两个电子的自旋方向相反会尽可能占据不同的轨道，且自旋方向相同原子量子数主量子数角量子数磁量子数自旋量子数n lml ms描述电子能级，取值为正整数，描述电子轨道的形状，取值为描述电子轨道在空间的取向，描述电子的自旋方向，取值为，越大，能级越高，，分别对应轨道、取值为或n=1,2,

3...n0,1,

2...l=0,1,2s-l,-l+1,...,0,...,l-1,l+1/2-1/2电子离核越远p轨道、d轨道键合类型化学键是原子之间相互作用力的一种表现形式，是构成1分子和晶体的基础离子键由阴阳离子之间静电吸引形成的化学键2共价键由原子之间共享电子形成的化学键3金属键由金属原子之间共享电子形成的化学键4氢键由氢原子与电负性较强的原子如氧、氮、氟形5成的特殊弱键离子键形成条件特点12电负性差异较大，通常为金属通过静电吸引力结合，形成离元素和非金属元素之间形成子化合物，一般为固体例子

3、、等NaCl MgOCaCl2共价键极性共价键非极性共价键由电负性差异较小的原子之间共享电子形成的化学键由电负性相同的原子之间共享电子形成的化学键金属键特点金属原子之间的共享电子形成电子海，使金属具有良好的导电性、导热性和延“”1展性例子

2、、、等Fe CuAg Au氢键条件氢原子与电负性较强的原子如氧、氮、氟形成特点氢键是一种特殊的弱键，对物质的物理性质有重要影响例子水、蛋白质、等DNA分子结构水分子甲烷分子二氧化碳分子形结构，键角为，具有极性正四面体结构，键角为，无极性直线形结构，键角为，无极性V

104.5°

109.5°180°分子形状12线性三角形如二氧化碳如三氟化硼CO2BF334四面体八面体如甲烷如六氟化硫CH4SF6极性分子定义影响分子中各原子电荷分布不均匀，极性分子具有较高的沸点和溶解具有正负极性性例子水、氨气、二氧化硫等H2O NH3SO2杂化轨道分子轨道论键键σπ由原子轨道沿键轴方向重叠形成，具有较强的键能由原子轨道沿键轴方向垂直重叠形成，具有较弱的键能成键的能量键能键长断裂一个化学键所需的能量，反应物比生成物稳定，键能越大，两个原子核之间的距离，键长越短，键能越大稳定性越高晶体结构晶体是由原子、离子或分子以规则排列的周期性结构，1具有特定的晶格结构简单立方晶格每个晶胞中有个原子，如金属铯12体心立方晶格每个晶胞中有个原子，如金属铁23面心立方晶格每个晶胞中有个原子，如金属铜44六方密堆积每个晶胞中有个原子，如金属镁65晶格能定义将一个晶体中的离子拆分成气态离子所需的能量，反映了离子化合物中离子间的静电作用影响因素离子电荷、离子半径、晶格类型等配位数定义影响在一个晶格结构中，一个离子周影响晶体的密度、熔点等物理性围直接相邻的离子数质离子半径影响因素原子核电荷数、电子层数、电子排布等固体材料性质熔点硬度固体熔化所需的温度，取决于晶材料抵抗外力变形的能力，取决格能的大小于键合类型和晶格结构导电性导热性材料传递电荷的能力，取决于自材料传递热量的能力，取决于晶由电子数量和运动能力格振动和自由电子运动应用案例分享12半导体材料陶瓷材料硅、锗等半导体材料的应用，例如计氧化铝、氮化硅等陶瓷材料的应用，算机芯片、太阳能电池等例如耐高温材料、电子元件等3药物研发原子结构理论在药物研发中的应用，例如药物设计、活性筛选等课程小结通过本课件的学习，我们了解了原子结构的演变历史，掌握了电子排布和量子数的知识，认识了不同类型化学键的特性，为理解后续化学知识奠定了基础。