【正文】 立方和三方原始格子 (H) 對應(yīng)于六方晶系的空間六方格子。立方體心格子（ B ） 屬于等軸晶系，單位平行六 面體是一個(gè)立方體。 32 晶胞 321 晶胞的基本特征平移性 322 布拉維系十四種不拉維格子 類 型 說 明 單斜底心格子（ N ） 單位平行六面體的三對面中 有兩對是矩形，另一對是非矩形 。晶體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)以確定的位置在空間作有規(guī)則的排列，這些點(diǎn)本身有一定的幾何形狀，稱結(jié)晶格子或晶格。 作用力一般在 40KJ/mol 左右，比化學(xué)鍵低一個(gè)數(shù)量級，但某些情況下氫鍵可能轉(zhuǎn)化為化學(xué)鍵。 分子間作用力對物質(zhì)的熔點(diǎn)沸點(diǎn)、溶解度，表面吸附等起作用。 分子間力特點(diǎn)： 色散力特點(diǎn)： 只有極性分子之間才會產(chǎn)生。 導(dǎo)帶：部分填充電子的能帶。如 HF 中只有一個(gè)成鍵軌道和一個(gè)反鍵軌道其余都是非鍵軌道，而 CO 中無非鍵軌道。 同核雙原子分子： H2+ ,Li2 , Be2 , B2 , C2 , N2 , O2 , F2 。 共價(jià)鍵的穩(wěn)定性首先與參與鍵的原子有關(guān)，原子間的電負(fù)性差越大形成的共價(jià)鍵一般越穩(wěn)定；原子的原子半徑越小形成的共價(jià)鍵也越穩(wěn)定。 最大重疊原則：新的分子軌道中，成鍵軌道占用率總是高于反鍵軌道的，最大重疊是指形成的成鍵軌道尤其是由價(jià)軌道形成的成鍵軌道在原子間電子云密度最大。 對稱性匹配原則：參與組合的原子軌道必須在取向上滿足一定要求才能組合成有效的分子軌道，否則只能形成非鍵分子軌道即不參與組合直接成為分子軌道。 孤電子對 (lone pair) 只受中心原子約束故電子云伸展范圍大；成鍵電子對 (bonding pair) 受兩個(gè)原子約束電子云伸展區(qū)域小。此類雜化一般只發(fā)生在中心原子價(jià)軌道為四個(gè)時(shí) 如價(jià)軌道為 1s ，則因只有一個(gè)軌道故談不上雜化，價(jià)軌道為 ns np ，則有四個(gè)軌道，最多可有四個(gè)軌道參與雜化最多形成四個(gè) σ 鍵，若價(jià)軌道為 ns np nd 或 (n1)d ns np ，則可多于四個(gè)軌道參與雜化；價(jià)軌道指明了最多可雜化的軌道數(shù)目。 Pauling 指出，原子軌道在成鍵時(shí)并不是其原型，而是將參與成鍵的幾個(gè)軌道重新組合成數(shù)目相同的等價(jià)（簡并）軌道，這個(gè)過程稱雜化。 化學(xué)鍵 陰陽離子不可能無限靠近，離子的核外電子以及原子核間都有強(qiáng)烈相互作用，最后在一適當(dāng)距離達(dá)到平衡，即斥力和引力相等。 對純離子化合物來說，離子電荷越高，晶格能越大；離子半徑越小，晶格能越高。 △fH NaCl =411KJ/mol S= CO 的偶極矩特殊。 分子極性的大小用偶極矩來衡量： μ= 其中 q 為點(diǎn)電荷，單位為庫侖； d 為點(diǎn)電荷間距離，單位是 m,μ 為偶極矩，單位是 。 2 鍵長 但 FF 、 OO 、 NN 單鍵的鍵能反常地低，是因?yàn)槠涔码娮訉Φ某饬σ?。產(chǎn)物的穩(wěn)定性可以從電荷的分散程度、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來判斷。 298 （ AB ） 鍵能的一些說明： 21 化學(xué)鍵參數(shù)和分子的性質(zhì) 3 ．掌握分子軌道理論的基本內(nèi)容。 ⑵過渡元素的氧化數(shù) 元素的氧化數(shù)與原子的價(jià)層電子構(gòu)型或者說與價(jià)電子數(shù)有關(guān)。 在周期表中，右上方氟的電負(fù)性最大，非金屬性最強(qiáng)，左下方銫的電負(fù)性最小，金屬性最強(qiáng)。 由上表可見元素的電負(fù)性呈現(xiàn)周期性變化。 元素的電離勢和電子親合勢都是只從一個(gè)方面反映了某原子得失電子的能力，只從電離勢或電子親合勢的大小來衡量金屬、非金屬的活潑性是有一定局限性的。 例如 N 、 P 、 As （具有半充滿的軌道）， Zn 、 Cd 、 Hg （具有全充滿的 (n1)dns 軌道）。而在曲線各最低點(diǎn)的是堿金屬元素，它們的電離勢在同一周期中是最低的，表明它們是最活潑的金屬元素。 在主族元素區(qū)內(nèi)，從上往下，盡管核電荷數(shù)增多，但由于電子層數(shù)增多的因素起主導(dǎo)作用，因此原子半徑顯著增大。 原子的大小以原子半徑來表示，在討論原子半徑的變化規(guī)律時(shí)，我們采用的是原子的共價(jià)半徑，但稀有氣體的原子半徑只能用范德華半徑代替。 元素周期表中共有 16 個(gè)族： 7 個(gè) A 族（主族）和 7 個(gè) B 族（副族），還有 1 個(gè)零族和 1 個(gè)第Ⅷ族。 根據(jù)原子的電子層結(jié)構(gòu)的特征，可以把周期表中的元素所在的位置分為五個(gè)區(qū)。 (2) 18941898 年稀有氣體的發(fā)現(xiàn)，使元素周期律理論經(jīng)受了一次考驗(yàn)。 元素周期表中的三角關(guān)系： 1865 年，彼得堡大學(xué)授予他科學(xué)博士學(xué)位。 162 基態(tài)原子電子組態(tài) 17 元素周期系 m 值反應(yīng)了波函數(shù) ( 原子軌道 ) 或電子云在空間的伸展方向 (4) 自旋量子數(shù) m s ， m s = 177。他通過各種不同氣體反應(yīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，參加反應(yīng)的氣體和反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體的體積都有簡單整數(shù)比關(guān)系。但是道爾頓的原子論是很不完善的。 原子不能自生自滅。 為了充分證明他的觀點(diǎn)．精確區(qū)分出不同元素的原子，他認(rèn)為關(guān)鍵是區(qū)分出不同原子的相對質(zhì)量，即相對原子質(zhì)量，于是他著手進(jìn)行測定相對原子質(zhì)量的工作。這個(gè)結(jié)論稱為倍比定律。 1 ．質(zhì)量守恒定律： 1756 年，羅蒙諾索夫經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出第一個(gè)關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)量定律，即 質(zhì)量守衡定律 — 參加化學(xué)反應(yīng)的全部物質(zhì)的質(zhì)量，等于反應(yīng)后的全部產(chǎn)物的質(zhì)量。 1741 年俄國的羅蒙諾索夫 (1711~1763) 曾提出了物質(zhì)構(gòu)造的粒子學(xué)說，但由于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)不夠，未曾被世人重視。從此，相對原子質(zhì)量有了統(tǒng)一的新標(biāo)準(zhǔn)，不再存在所謂化學(xué)相對原子質(zhì)量和物理相對原子質(zhì)量的區(qū)別，而統(tǒng)一改稱為國際原子量了。以克為單位的原子質(zhì)量，數(shù)字極小，使用極不方便，只好選取某元素的原子質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)，令其它元素的原子質(zhì)量與之比較，這樣求得元素的相對原子質(zhì)量。 因此， 12 C 的原子質(zhì)量等于 12u 。 123 原子的質(zhì)量 排在鉀 () 前，鈷 () 排在銀 () 前，都說明同一元素的原子量并不是 “ 單一的 ” 數(shù)值，好象是許多數(shù)值的平均結(jié)果，不然無法說明門捷列夫的排法，正好符合性質(zhì)的周期性變化。 122 核素、同位素和同位素豐度 元素符號既表示一種元素也表示該元素的一個(gè)原子。 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。 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)。 178O) ， % 是由 8 個(gè)質(zhì)子和 10 個(gè)中子組成的 ( 188O) 。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 ” 。如波義耳本人就認(rèn)為火是元素。 “ 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單的物體 ” ，是用一般化學(xué)方法不能再分解為更簡單的某些實(shí)物 ”“ 化學(xué)的目的是認(rèn)識物體的結(jié)構(gòu)。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 ” 。 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。 11 道爾頓原子論 2 ．核外電子運(yùn)動狀態(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）。 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。 （ 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)會自學(xué)。 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) ● 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)。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。 ● 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)。 （ 3 ）要講究方法：要選找出最適合自己的學(xué)習(xí)方法。 [ 教學(xué)重點(diǎn) ] 1 ．量子力學(xué)對核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述。波函數(shù)、原子軌道和電子云的區(qū)別與聯(lián)系。 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。不是近代的科學(xué)概念僅是人類深入物質(zhì)層次的認(rèn)識水平的暫時(shí)性界限。而認(rèn)識的方法是分析，即把物體分解為元素 ” 。發(fā)現(xiàn)氧的英國普列斯特里 (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。元素是在原子水平上表示物質(zhì)組分的化學(xué)分類名稱。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。宇宙萬物都是由這些元素的原子構(gòu)成的。 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。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。 1913 年英國科學(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 射線的波長不同。英國科學(xué)家克魯克斯 (Crookes ， w ． 1832—1919) ，俄國科學(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)的唯物主義立場提出了同位素的思想。 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 年由英國科學(xué)家索迪 (SoddyJ Frederickl877—1956) 提出同位素的慨念。 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。 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。 必須指出，元素的 “ 相對原子質(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。 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。 國際原子量與同位素豐度委員會給原子量下的最新定義 (1979 年 ) 是： 一種元素的相對原子質(zhì)量是該元素 1 摩爾質(zhì)量對核素 12 C 的 1 摩爾質(zhì)量 1 ／ 12 的比值 。 道爾頓首先提出以最輕的氫元素 H ＝ 1 為相對原子質(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 ) 。 13 原子的起源和演化 人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識由臆測發(fā)展到科學(xué)，主要是依據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。 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 。他把氫的相對原子質(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。 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。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。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 分別對應(yīng)氫光譜 Balmer 系中 H a 、 H b 、 H g 、 H d 、 里得堡 (Rydberg) 瑞典 1913 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 1869 年發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素周期律。 (3) 1913 年莫斯萊的敘述：“化學(xué)元素的性質(zhì)是它們原子序數(shù)（而不再是原子量）的周期性函數(shù)”。 (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?，F(xiàn)在國外把元素周期表劃分為 18 個(gè)族，不區(qū)分主族或副族，按長周期表從左向右依次排列。 ⑴短周期內(nèi)原子半徑的變化（ 1 、 2 、 3 周期） 各周期其它元素的電離勢則介于這兩者之間。 183 電子親合能 在周期中由左向右，元素的電子親合勢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。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)。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。 ⑴主族元素的氧化數(shù) 4 ．了解分子間作用力及氫鍵的性質(zhì)和特點(diǎn)。 雙原子分子可用生成熱求得鍵能；多原子分子可用鍵能近似求得反應(yīng)熱。 D (HO) =HCOOH (g