【正文】 子）能參與成鍵，因此主族元素（氧、氟除外）的最高氧化數(shù)等于其原子的全部價電子數(shù)，還等于相應(yīng)的族數(shù)。 當(dāng)元素處于基態(tài)的氣態(tài)原子得到一個電子成為負一價陰離子時所放出的能量，稱為該元素的電子親合勢。在ⅠＡ族中最下方的銫有最小的第一電離勢，它是周期系中最活潑的金屬元素。 電離勢的大小，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。 (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。 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) (2) 有機硅化合物的性質(zhì)。 門捷列夫 Mendeleev (18341907) ，俄羅斯化學(xué)家。 每個原子軌道至多只能容納兩個電子；而且，這兩個電子自旋方向必須相反。 2, 177。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)了這個階段的化學(xué)知識。在復(fù)雜原子中所含不同的簡單原子的數(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。 19 世紀(jì)初，為了解釋元素互相化合的質(zhì)量關(guān)系的各個規(guī)律．道爾頓把他的原子論思想引進了化學(xué)，他認為物質(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)驗規(guī)律，是在對大量實驗材料進行分析和歸納的基礎(chǔ)上得出的結(jié)論。 2 公元前約四百年，哲學(xué)家對萬物之原作了種種推測。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原子質(zhì)量標(biāo)堆，最后認定以 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百分?jǐn)?shù)比較固定，受地點影響不大，而且對 12 C 的質(zhì)量測定比較精確，最重要的是，采用 12 C 作為相對原子質(zhì)量的新標(biāo)準(zhǔn)，各元素的相對原子質(zhì)量變動不大，僅比過去降低了 % ，對大多數(shù)元素來說變動不大。從這時起就有了所謂化學(xué)相對原子質(zhì)量和物理相對原子質(zhì)量并行的兩種標(biāo)度。而所有元素原子量都大于 1 。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。124 元素的相對原子質(zhì)量 3 ．相對原子質(zhì)量沒有單位，而原子質(zhì)量有單位 ( 常用 u 表示 ) 。 1 ．相對原子質(zhì)量是某元素一個原于的平均質(zhì)量對 12C 核素一個原子的質(zhì)量的 1 ／12 之比，而原子質(zhì)量是某核素一個原子的質(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。相對原子質(zhì)量與平均原子質(zhì)量的關(guān)系和相對密度與密度的關(guān)系很相近。如汞的平均原子質(zhì)量為 。 某核素一個原子的質(zhì)量稱為該核素的原子質(zhì)量，簡稱原子質(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。 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 個質(zhì)子和 6 個中子的碳原子，它們的質(zhì)量數(shù)是 12 ，稱碳 —12 核素或?qū)憺?12C 核素。 1920 年英國科學(xué)家查德威克 (Chadwick ， James ． 1891 一 1974) 進一步做了不同元素的 α 質(zhì)點散射實驗。式中 a 、 b 對同組譜線來說為常數(shù)。 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。但這個概念在很大程度上有主觀因素。 12 相對原子質(zhì)量（原子量） 121 元素、原子序數(shù)和元素符號 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)）。 2 ．元素原子的價電子構(gòu)型。 2 從 ,pl 查截止目前化學(xué)物質(zhì)的總數(shù)目。 有機化學(xué)的研究對象：碳氫化合物及其衍生物。 第二十五章 核化學(xué)（2學(xué)時）1 ．化學(xué)的研究對象 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。　《無機化學(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。 無機化學(xué)的研究對象：除碳以外的其它所有元素及其化合物。 [ 課后任務(wù) ] 1 ．詳細閱讀本書 p11 以前的所有內(nèi)容。 [ 教學(xué)難點 ] 1 ．核外電子的運動狀態(tài)。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）。 1805 年，英國科學(xué)家道爾頓（ John Dalton 1766—1844 ）：把元素和原子兩個概念真正聯(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)。 瑞典化學(xué)家貝采里烏斯（ J. J. Berzelius 1779—1848 ）：確定了當(dāng)時已知元素的原子量，發(fā)明了元素符號。 波義耳確實為人們研究萬物的組成指明了方向，因此，這是化學(xué)發(fā)展中的一個轉(zhuǎn)折點，對此恩格斯給予了高度的評價，認為 “ 波義耳把化學(xué)確立為科學(xué) ” 。 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；硫的同素異性體有正交硫、單斜硫、無定形硫和彈性硫等。譬如：水是由氫氧兩種元素組成的，水分子中含有兩個氫原子和一個氧原子，而絕不能說成水分子中含有兩個氫元素和一個氧元素。莫斯萊總結(jié)的公式為： 即特征 x 射線波長 (λ) 的倒數(shù)的平方根與原子序數(shù) (z) 呈直線關(guān)系 ( 圖 1—2) 。盧瑟福在完成他的利用 α 質(zhì)點散射測定核電荷的實驗工作后，便結(jié)合莫斯萊的結(jié)果做出普遍的結(jié)論：原子核的電荷在數(shù)值上等于元素的原子序數(shù)。 具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子稱為核素。 具有多種核素的元素稱多核素元素。又如門捷列夫排周期表時，把碲 () 排在碘 () 前，還有氬 () 正如恩格斯指出的那樣 “ 許許多多自然科學(xué)家已經(jīng)給我們證明了，他們在他們自己那門科學(xué)的范圍內(nèi)是堅定的唯物主義者，但是在這以外絕不僅是唯心主義者，而且甚至是虔誠的正教徒 ” 。同種元素的不同核素，質(zhì)子數(shù)相同，在周期表中占同一位置，這就是同位素的原意。到 1976 年為止，已發(fā)現(xiàn)的 107 種元素中，穩(wěn)定同位素約 300 多種，而放射性同位素達 1500 種以上，但多數(shù)是人工制備的。同一元素的各種同位素的原于核雖有差別，但是他們的核外電子數(shù)和化學(xué)性質(zhì)基本相同。 此外，人們也發(fā)現(xiàn)存在著質(zhì)量相同而性質(zhì)不同的原于，例如 3616S 和 3618Ar ，質(zhì)量數(shù)都是 36 ，由于它們的質(zhì)子數(shù)不同，分屬于不同元素 —— 硫和氬。 同位素發(fā)現(xiàn)以后，人們認識到每種元素都有一定數(shù)目 ( 一種或一種以上 ) 的核素。 通過質(zhì)譜儀可以測定各核素的原子質(zhì)量及其在自然界的豐度，據(jù)此就可以計算出元素的平均原子質(zhì)量。如汞元素的相對原于質(zhì)量 A r(Hg) ＝ 表示汞元素平均原子質(zhì)量是 12 C 核素原子質(zhì)量 1 ／ 12 的 倍。 最后指出：原子質(zhì)量和質(zhì)量數(shù)也是兩個不同的概念，前者表示某核素原子的質(zhì)量，后者表示某核素原子核中質(zhì)子數(shù)與中于數(shù)之和，雖然質(zhì)子和中子的質(zhì)量接近于 1u ，但不等于 1 ，再加上靜質(zhì)量虧損的原因，除 12 C 核素的原子質(zhì)量是整數(shù)，其數(shù)值恰好等于質(zhì)量數(shù)之外，其余核素的原子質(zhì)量都有小數(shù)，質(zhì)量數(shù)則全是整數(shù)。 相對原子質(zhì)量用符號 A r(E) 表示， A 代表原子質(zhì)量，下標(biāo) r 表示相對， E 代表某元素。 自 1803 年道爾頓發(fā)表原子論以來，人們自然要考慮這樣的問題，一個原子有多重？從那時起，就有人開始致力于原子量的研究工作。 1860 年又改 O ＝ 16 作標(biāo)準(zhǔn)，這樣可使相對原子質(zhì)量數(shù)值小些，同時保持氫元素原子量約等于 1 。物理學(xué)界隨即采用 16 O 等于 16 作為相對原于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但是化學(xué)界仍然保持了天然氧相對原子質(zhì)量等于 16 的標(biāo)準(zhǔn)。在化學(xué)工作中使用相對原于質(zhì)量的地方很多，因此，化學(xué)界希望選擇一個新標(biāo)度，并希望這個新標(biāo)度對原有的相對原子質(zhì)量數(shù)值改變越小越好。這些定律是： 當(dāng)時，他繼承了古代希臘的原子論，認為大氣中的氧氣和氮氣之所以能互相擴散并均勻混合，原因就在于它們都是由微粒狀的原子構(gòu)成的，不連續(xù)而有空隙，因此，才能相互滲透而擴散。復(fù)雜原子的質(zhì)量等于組成它的簡單原子的質(zhì)量的總和。化合物的復(fù)雜原子是由為數(shù)不多的簡單原子組成。 由上面的說明可見，元素互相化合的質(zhì)量關(guān)系是原子學(xué)說的感性基礎(chǔ)，而原子論則是上述各定律推理的必然結(jié)果。 1, 177。 門捷列夫預(yù)言： (1) 鎵、鈧、鍺、釙、鐳、錒、鏷、錸、锝、鈁、砹和稀有氣體等多種元素的存在。 (6) 人類對元素周期律理論的認識到目前并未完結(jié)，客觀世界是不可窮盡的，人類的認識也是不可窮盡的。 (4) ds 區(qū)元素，電子層結(jié)構(gòu)是 ( n 1) d 10 ns 1 和 ( n 1) d 10 ns 2 ，包括第 IB 、 IIB 族。 族與原子的電子層結(jié)構(gòu) 18 元素周期性 181 原子半徑 因此， d 區(qū)過渡元素從左向右，原子半徑只是略有減小，縮小程度不大；到了 ds 區(qū)元素，由于次外層的（ｎ－ 1 ）ｄ軌道已經(jīng)全充滿，ｄ電子對核電荷的抵消作用較大，超過了核電荷數(shù)增加的影響，造成原子半徑反而有所增大。這就是鑭系收縮。 ⑷同族元素原子半徑的變化 因此，元素的第一電離勢是該元素金屬活潑性的一種衡量尺度。 ⑵在每一族中自上而下，元素電子層數(shù)不同，但最外層電子數(shù)相同，隨著原子半徑增大，電離勢變小，金屬性增強。 由于電子親合勢的測定比較困難，目前元素的電子親合勢數(shù)據(jù)不如電離勢數(shù)據(jù)完整，但從上面已有的數(shù)據(jù)仍不難看出，活潑的非金屬具有較高的電子親合勢，而金屬元素的電子親合勢都比較小，說明金屬在通常情況下難于獲得電子形成負價陰離子。 184 電負性 下面以第 4 周期的元素為例：從ⅢＢ～ⅦＢ族過渡元素的最高氧化數(shù)，隨著原子核電荷數(shù)遞增而遞增，呈現(xiàn)周期性變化。 4 ．分子軌道理論：分子軌道理論的基本要點，分子軌道的能級圖，實例 同核： H2 、 He 、 O2 、 F2 、 N2 ；異核： NO 、 HF 。 分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容是：分子組成、分子空間結(jié)構(gòu)和分子形成時的化學(xué)鍵鍵參數(shù)：用各種不同的化學(xué)量對化學(xué)鍵的各種屬性的描述。 對雙原子分子間形成的鍵：同核雙原子分子同族元素從上到下鍵能下降，因為原子半徑增大而成鍵能力下降；異核雙原子分子在核間距一樣（或幾乎一樣）時，電負性相差越大，鍵越穩(wěn)定。 D (HOH) =OH (g) =H (g) +O (g) 鍵長：成鍵兩原子的核間的平衡距離。 F3SiCl H3SiCl過小的鍵角（ ~90 ) 意味著分子張力大，穩(wěn)定性下降。 一般來說，對同原子形成的化學(xué)鍵，若其所處環(huán)境相同，則形成非極性鍵，異原子形成 化學(xué)鍵則肯定是極性鍵。 不論抗磁性物質(zhì)還是順磁性物質(zhì)，當(dāng)外磁場消失時，其誘導(dǎo)磁場消失。 離子型化合物形成過程中最重要的能量變化──晶格能 玻恩 哈伯循環(huán)──分析離子化合物形成過程能量變化 玻恩 哈伯循環(huán)舉例 對離子化合物來說，晶格能對化合物的穩(wěn)定性不言而喻，故常溫下，離子化合物一般不可能是氣體和液體，只能是固體。 電荷高的晶格能大，電荷一樣時看離子半徑和，離子半徑之和小的晶格能大。 不可能有 100% 的離子鍵 ；成鍵原子電負性差值越大，離子鍵成分越高。 π 鍵 ：成鍵兩原子在已形成 σ 鍵 的情況下其它軌道不可能再以頭碰頭方式重疊，可以肩并肩方式重疊形成 π 鍵 。 σ 鍵和 π 鍵 軌道的雜化 若以不等性雜化方式成鍵，則成鍵鍵角會發(fā)生變化，其規(guī)律如下： 原子軌道要組合成低能量的分子軌道須滿足三原則： 分子軌道理論舉例 在金屬晶格結(jié)點上排列的金屬原子和正離子是難以移動的，只能在其平衡位置振動，從金屬原子上脫下的電子在整個晶體中運動，將整個晶體結(jié)合在一起。 但一般的化學(xué)鍵很少是單純是三種鍵的一種，而是混合型。 取向力特點： 誘導(dǎo)出的偶極再定向排列而產(chǎn)生的作用力。誘導(dǎo)能力強的分子其變形成性往往越差，而變形性強的分子其誘導(dǎo)能力又差。 任何分子間均有色散力。 作用力遠不如化學(xué)鍵，一般 40KJ/mol ，比化學(xué)鍵小 10~100 倍。 與氫成鍵的元素的原子半徑必須很小。 鍵極性越大，氫鍵越強，負電荷密度越高，氫鍵越強。 2 ．了解離子極化的基本觀點及其對離子化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)變化的解釋。晶體有一定的熔點。各向異性只有在單晶中才能表現(xiàn)出來。正交原始格子（ O ） 屬于正交晶系，單位平 行六面體為長、寬、高都不 等的長方體，單位平行六面 體參數(shù)為： a0 ≠ b0 ≠ c0 α = β = γ =90 176。四方原始格子（ T ） 屬于四方晶系，單位平行六面 體為橫截面為正方形的四方柱。單位平行六面