【正文】 。 4 ．了解分子間作用力及氫鍵的性質(zhì)和特點(diǎn)。ⅡＢ族元素的最高氧化數(shù)為 +2 ，ⅠＢ族和第Ⅷ族元素的氧化數(shù)變化不很規(guī)律。 在主族元素原子中，僅最外層的電子（即價(jià)電子）能參與成鍵，因此主族元素（氧、氟除外）的最高氧化數(shù)等于其原子的全部?jī)r(jià)電子數(shù)，還等于相應(yīng)的族數(shù)。 ⑴主族元素的氧化數(shù) 一般來說，金屬元素的電負(fù)性在 ~ 以下，非金屬元素的電負(fù)性在 ~ 以上。在同一周期中，從左到右，隨著原子序數(shù)增大，電負(fù)性遞增，元素的非金屬性逐漸增強(qiáng)。實(shí)際上元素在形成化合物時(shí)，有的元素的原子既難于失去電子，又難于獲得電子，如碳、氫元素等。 在周期中由左向右，元素的電子親合勢(shì)隨原子半徑的減小而增大，在族中自上而下隨原子半徑的增大而減小。 當(dāng)元素處于基態(tài)的氣態(tài)原子得到一個(gè)電子成為負(fù)一價(jià)陰離子時(shí)所放出的能量，稱為該元素的電子親合勢(shì)。 183 電子親合能 在ⅠＡ族中最下方的銫有最小的第一電離勢(shì)，它是周期系中最活潑的金屬元素。各周期其它元素的電離勢(shì)則介于這兩者之間。 電離勢(shì)的大小，主要取決于原子核電荷、原子半徑和原子的電子層結(jié)構(gòu)。 副族元素區(qū)內(nèi)，從上到下，原子半徑一般只是稍有增大。 由于鑭系收縮的影響，使鑭系后面的各過渡元素的原子半徑都相應(yīng)縮小，致使同一副族的第 6 周期過渡元素的原子半徑非常接近。同短周期一樣，末尾稀有氣體的原子半徑又突然增大。 在短周期中，從左到右隨著原子序數(shù)的增加，核電荷數(shù)在增大，原子半徑在逐漸縮小。 ⑴短周期內(nèi)原子半徑的變化（ 1 、 2 、 3 周期） 現(xiàn)在國(guó)外把元素周期表劃分為 18 個(gè)族，不區(qū)分主族或副族，按長(zhǎng)周期表從左向右依次排列。 (5) f 區(qū)元素，電子層結(jié)構(gòu)是 ( n 2) f 014 ( n 1) d 02 ns 2 ，包括鑭系和錒系元素。 (1) s 區(qū)元素，最外電子層結(jié)構(gòu)是 ns 1 和 ns 2 ，包括 IA 、 IIA 族元素。 3. 元素在周期表中的位置與元素原子電子層結(jié)構(gòu)的關(guān)系 元素的分區(qū)與原子的電子層結(jié)構(gòu) (3) 1913 年莫斯萊的敘述：“化學(xué)元素的性質(zhì)是它們?cè)有驍?shù)（而不再是原子量）的周期性函數(shù)”。 (2) 有機(jī)硅化合物的性質(zhì)。 1869 年發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素周期律。 門捷列夫 Mendeleev (18341907) ，俄羅斯化學(xué)家。 每個(gè)原子軌道至多只能容納兩個(gè)電子；而且，這兩個(gè)電子自旋方向必須相反。 1/2, 表示同一軌道中電子的二種自旋狀態(tài) 5 ．描述核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的波函數(shù)及其圖象 16 基態(tài)原子電子組態(tài)（電子排布） 161 構(gòu)造原理 （ 1 ）泡利原理 2, 177。例如一體積氮?dú)夂鸵惑w積氫氣化合生成成兩體積氯化氫： 一體積氯氣和兩體積氫化合生成兩體積水蒸氣： 14 原子結(jié)構(gòu)的玻爾行星模型 141 氫原子光譜 1. 連續(xù)光譜 (continuous spectrum) 2. 線狀光譜 ( 原子光譜 )(line spectrum) 3. 氫原子可見光譜 4 ．巴爾麥 ( J. Balmer) 經(jīng)驗(yàn)公式 (1885) : 譜線波長(zhǎng)的倒數(shù) , 波數(shù) (cm1). n : 大于 2 的正整數(shù) , R H ：常數(shù) , 10 7 m 1 n = 3, 4 , 5, 6 分別對(duì)應(yīng)氫光譜 Balmer 系中 H a 、 H b 、 H g 、 H d 、 里得堡 (Rydberg) 瑞典 1913 隨著化學(xué)實(shí)驗(yàn)工作的不斷發(fā)展，在許多新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象面前原子論碰到的矛盾越來越多。原子論闡明了各質(zhì)量定律的內(nèi)在聯(lián)系，從微觀的物質(zhì)結(jié)構(gòu)角度揭示了宏觀化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，總結(jié)了這個(gè)階段的化學(xué)知識(shí)。在復(fù)雜原子中所含不同的簡(jiǎn)單原子的數(shù)目和質(zhì)量都是確定不變的，故復(fù)雜原子的質(zhì)量組成一定 ( 定組成定律 ) 。他還第一次列出了一些元素的原子量。 2 ．同種類的原子在質(zhì)量、形狀和性質(zhì)上都完全相同，不同種類的原子則不同。他把氫的相對(duì)原子質(zhì)量定為 1 ，并假定了元素化合時(shí)需要的不同原子數(shù)目。 19 世紀(jì)初，為了解釋元素互相化合的質(zhì)量關(guān)系的各個(gè)規(guī)律．道爾頓把他的原子論思想引進(jìn)了化學(xué)，他認(rèn)為物質(zhì)都是由原子組成的，不同元素的化合就是不同原子間的結(jié)合。 這些基本定律都是經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，是在對(duì)大量實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行分析和歸納的基礎(chǔ)上得出的結(jié)論。例如氫和氧互相化合生成水和過氧化氫兩種化合物：在這兩種化合物中，氫和氧的質(zhì)量比分別是 1 ： 和 1 ： ，即與 1 份質(zhì)量的氫相化合的氧的質(zhì)量比為 : ＝ 1:2 。 2 人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)由臆測(cè)發(fā)展到科學(xué)，主要是依據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。 公元前約四百年，哲學(xué)家對(duì)萬物之原作了種種推測(cè)。 13 原子的起源和演化 經(jīng)過反復(fù)的討論 1 H 、 4 He 、 19 F 、 12 C 、 16 O 等均曾被考慮過作為新的相對(duì)原子質(zhì)量標(biāo)堆，最后認(rèn)定以 12 C 作標(biāo)準(zhǔn)有許多好處： 12 C 在碳的天然同位素中所占的相對(duì)百分?jǐn)?shù)比較固定，受地點(diǎn)影響不大，而且對(duì) 12 C 的質(zhì)量測(cè)定比較精確，最重要的是，采用 12 C 作為相對(duì)原子質(zhì)量的新標(biāo)準(zhǔn)，各元素的相對(duì)原子質(zhì)量變動(dòng)不大，僅比過去降低了 % ，對(duì)大多數(shù)元素來說變動(dòng)不大。從這時(shí)起就有了所謂化學(xué)相對(duì)原子質(zhì)量和物理相對(duì)原子質(zhì)量并行的兩種標(biāo)度。而所有元素原子量都大于 1 。 道爾頓首先提出以最輕的氫元素 H ＝ 1 為相對(duì)原子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ( 當(dāng)時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)同位素，因而認(rèn)為同種元素的原子具有相同的質(zhì)量 ) 。由于原子很小，質(zhì)量很輕 ( 最輕的原子約重 10 24 g ，而最重的原子也不夠此重的 250 倍 ) 。如氯元素的相對(duì)原子質(zhì)量等于 ，可表示為 A r(Cl)= ，它表示 1mol 氯原子的質(zhì)量是核素 12 C 的 1 摩爾質(zhì)量 1 ／ 12 的 倍。 國(guó)際原子量與同位素豐度委員會(huì)給原子量下的最新定義 (1979 年 ) 是： 一種元素的相對(duì)原子質(zhì)量是該元素 1 摩爾質(zhì)量對(duì)核素 12 C 的 1 摩爾質(zhì)量 1 ／ 12 的比值 。124 元素的相對(duì)原子質(zhì)量 3 ．相對(duì)原子質(zhì)量沒有單位，而原子質(zhì)量有單位 ( 常用 u 表示 ) 。 2 ．從數(shù)值看，一種元素只有一個(gè)原子量；除單一核素元素外，同種元素各核素原子質(zhì)量不同。 1 ．相對(duì)原子質(zhì)量是某元素一個(gè)原于的平均質(zhì)量對(duì) 12C 核素一個(gè)原子的質(zhì)量的 1 ／12 之比，而原子質(zhì)量是某核素一個(gè)原子的質(zhì)量，前者是討論某元素天然存在的所有核素原子的平均質(zhì)量，后者只討論某元素一種核素原子的質(zhì)量。 必須指出，元素的 “ 相對(duì)原子質(zhì)量 ” 和核素的 “ 原子質(zhì)量 ” ，雖然都是以 12 C 為基準(zhǔn)，但是它們是兩個(gè)不同的概念。相對(duì)原子質(zhì)量與平均原子質(zhì)量的關(guān)系和相對(duì)密度與密度的關(guān)系很相近。如汞的平均原子質(zhì)量為 。 某核素一個(gè)原子的質(zhì)量稱為該核素的原子質(zhì)量，簡(jiǎn)稱原子質(zhì)量。同樣的,6529Cu 和6530 Zn ，質(zhì)量數(shù)都是 65 ，由于它們的質(zhì)子數(shù)不同，也分屬于不同元素 —— 銅和鋅。因此同一元素的各種同位素均勻地混合在一起存在于自然界的各種礦物資源中。 目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氫有三種同位素，在自然界有兩種穩(wěn)定同位素： 11H( 氕 ) 和 21H( 氘 ) ，另有一種 31H ( 氚 ) 為人造氫的同位素。 同位素有的是穩(wěn)定的，稱穩(wěn)定同位素；有的具有放射性，稱放射性同位素。 以后隨著天然放射性元素的發(fā)現(xiàn)一些元素的蛻變半衰期不同，而于 1910 年由英國(guó)科學(xué)家索迪 (SoddyJ Frederickl877—1956) 提出同位素的慨念。 英國(guó)科學(xué)家克魯克斯 (Crookes ， w ． 1832—1919) ，俄國(guó)科學(xué)家布特列洛夫（ 1828—1886 ）為解釋上述矛盾先后提出過同一元素的原子可具有不同的原子量，而且可用化學(xué)分餾法將它們分開，實(shí)際上他已從自發(fā)的唯物主義立場(chǎng)提出了同位素的思想。氧元素等都是多核素元素，天然存在的鈉元素，只有質(zhì)子數(shù)為 11 ，中于數(shù)為 12 的一種鈉原子 2311Na ，即鈉元素只有 23Na 一種核素，這樣的元素稱單一核素元素。 例如原子核里有 6 個(gè)質(zhì)子和 6 個(gè)中子的碳原子，它們的質(zhì)量數(shù)是 12 ，稱碳 —12 核素或?qū)憺?12C 核素。 1920 年英國(guó)科學(xué)家查德威克 (Chadwick ， James ． 1891 一 1974) 進(jìn)一步做了不同元素的 α 質(zhì)點(diǎn)散射實(shí)驗(yàn)。式中 a 、 b 對(duì)同組譜線來說為常數(shù)。 1913 年英國(guó)科學(xué)家莫斯萊 (Moseley ， Henry ． 1887—1915) 從 X 射線 ( 或稱倫琴射線 ) 的研究入手，發(fā)現(xiàn)以不同單質(zhì)作為產(chǎn)生 X 射線的靶子，所產(chǎn)生的特征 X 射線的波長(zhǎng)不同。 在討論物質(zhì)的結(jié)構(gòu)時(shí)，原子這個(gè)概念又有量的涵義。元素只能存在于具體的物質(zhì) ( 單質(zhì)或化合物 ) 中，脫離具體的物質(zhì)，抽象的元素是不存在的。 最后，必須注意的是，我們不要把元素、單質(zhì)、原子三個(gè)概念彼此混淆。宇宙萬物都是由這些元素的原子構(gòu)成的。因?yàn)橹杏跀?shù)不同，所以同一元素可以有原子質(zhì)量不同的幾種原子，但決定元素化學(xué)性質(zhì)的主要因素不是原于質(zhì)量而是核外電子數(shù)，核外電子數(shù)又決定于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)即核電荷數(shù)，所以質(zhì)子數(shù)相同的一類原子，共化學(xué)性質(zhì)基本是相同的。元素是在原子水平上表示物質(zhì)組分的化學(xué)分類名稱。發(fā)現(xiàn)氧的英國(guó)普列斯特里 (Priestley ． J ． 1733—1804) 和瑞典的舍勒 (K ． W ． Scheele ， 1742 一 l786) 都還相信 “ 燃素 ” 是元素。但這個(gè)概念在很大程度上有主觀因素。而認(rèn)識(shí)的方法是分析，即把物體分解為元素 ” 。不是近代的科學(xué)概念僅是人類深入物質(zhì)層次的認(rèn)識(shí)水平的暫時(shí)性界限。 化學(xué)中元素的概念經(jīng)過兩次重大發(fā)展，從古代元素概念到近代化學(xué)的元素概念。 12 相對(duì)原子質(zhì)量（原子量） 121 元素、原子序數(shù)和元素符號(hào) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期性的關(guān)系（元素性質(zhì)呈周期性的原因，電子層結(jié)構(gòu)和周期的劃分，電子層結(jié)構(gòu)和族的劃分，電子層結(jié)構(gòu)和元素的分區(qū)）。波函數(shù)、原子軌道和電子云的區(qū)別與聯(lián)系。 2 ．元素原子的價(jià)電子構(gòu)型。 [ 教學(xué)重點(diǎn) ] 1 ．量子力學(xué)對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述。 2 從 ,pl 查截止目前化學(xué)物質(zhì)的總數(shù)目。 （ 3 ）要講究方法：要選找出最適合自己的學(xué)習(xí)方法。 有機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象：碳?xì)浠衔锛捌溲苌铩?● 化學(xué)是一門研究分子和超分子層次的化學(xué)物種的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化的自然科學(xué)。 第二十五章 核化學(xué)（2學(xué)時(shí)）1 ．化學(xué)的研究對(duì)象 什么是化學(xué)？ ● 化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化的一門自然科學(xué)?！　稛o機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》徐家寧等編，高等教育出版社，2000年7月第1版。教材《無機(jī)化學(xué)》北京師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、南京師范大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室編，高等教育出版社，2002年8月第4版。　《無機(jī)化學(xué)》武漢大學(xué)、吉林大學(xué)等校編，高等教育出版社，1994年4月第3版。 ● 化學(xué)是研究分子層次以及以超分子為代表的分子以上層次的化學(xué)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化的科學(xué)。 無機(jī)化學(xué)的研究對(duì)象：除碳以外的其它所有元素及其化合物。 新型學(xué)科分支或交叉學(xué)科： 元素化學(xué)、配位化學(xué)、合成化學(xué)、儀器分析、電化學(xué)、光化學(xué)、磁化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、膠體化學(xué)、界面化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、結(jié)晶化學(xué)、高分子化學(xué)、化學(xué)工程學(xué)、地球化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、生物化學(xué)（生命化學(xué)）、農(nóng)業(yè)化學(xué)、工業(yè)化學(xué)、天體化學(xué)、宇宙化學(xué)、固體化學(xué)、藥物化學(xué)、核化學(xué)（放射化學(xué)、輻射化學(xué)）、化學(xué)信息學(xué)、化學(xué)商品學(xué)、化學(xué)教育學(xué) （ 2 ）要重視實(shí)踐的指導(dǎo)作用：要做好實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真完成作業(yè)，要善于思考，要做研究，要學(xué)會(huì)自學(xué)。 [ 課后任務(wù) ] 1 ．詳細(xì)閱讀本書 p11 以前的所有內(nèi)容。 3 ．從原子結(jié)構(gòu)與元素周期系的關(guān)系，了解元素某些性質(zhì)的周期性。 [ 教學(xué)難點(diǎn) ] 1 ．核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 2 ．核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述：波函數(shù)、電子云及其圖象表示（徑向與角度分布圖）。核外電子排布原理和電子排布（能量最低原理，保里原理，洪特規(guī)則）。 11 道爾頓原子論 1805 年，英國(guó)科學(xué)家道爾頓（ John Dalton 1766—1844 ）：把元素和原子兩個(gè)概念真正聯(lián)系在一起，創(chuàng)立了化學(xué)原子論：每一種化學(xué)元素有一種原子；同種原子質(zhì)量相同，不同種原子質(zhì)量不同；原子不可再分；一種不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子；化學(xué)反應(yīng)只是改變了原子的結(jié)合方式，使反應(yīng)前的物質(zhì)變成反應(yīng)后的物質(zhì)。 倍比定律：若兩種元素化合得到不止一種化合物，這些化合物中的元素的質(zhì)量比存在整數(shù)倍的比例關(guān)系。 瑞典化學(xué)家貝采里烏斯（ J. J. Berzelius 1779—1848 ）：確定了當(dāng)時(shí)已知元素的原子量，發(fā)明了元素符號(hào)。正如恩格斯指出的那樣“古代人的天才的自然哲學(xué)的直覺 ” 。 “ 元素是組成復(fù)雜物體和分解復(fù)雜物體時(shí)最后所得的那種最簡(jiǎn)單的物體 ” ，是用一般化學(xué)方法不能再分解為更簡(jiǎn)單的某些實(shí)物 ”“ 化學(xué)的目的是認(rèn)識(shí)物體的結(jié)構(gòu)。波義耳確實(shí)為人們研究萬物的組成指明了方向，因此，這是化學(xué)發(fā)展中的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對(duì)此恩格斯給予了高度的評(píng)價(jià)，認(rèn)為 “ 波義耳把化學(xué)確立為科學(xué) ” 。如波義耳本人就認(rèn)為火是元素。在氧氣、氧化鎂、水、二氧化硫、碳酸鈣等性質(zhì)各不相同的物質(zhì)中都合有相同的氧原子，于是元素的概念被定義為： “ 同種的原于叫元素 ” 。 178O) ， % 是由 8 個(gè)質(zhì)子和 10 個(gè)中子組成的 ( 188O) 。 迄今為止，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素有 109 種 ( 但第 108 號(hào)元素尚待最后認(rèn)定 ) ，它們組成了目前已知的大約五百萬種不同物質(zhì)。 由不同種元素組成的物質(zhì)稱化合物，如氧化鎂、硫酸、氫氧化鈉、食鹽、水等。某些元素可以形成幾種單質(zhì)，譬如碳的同素異性體有金剛石、石墨兩種；硫的同素異性