【正文】 核吸引核間負電區(qū)，使 2 個 H 結合在一起。 如圖中上方紅色曲線所示，能量不降低 。 制作 :張思敬等 理學院化學系 55 計算還表明，若兩個 1s 電子以相同自旋的方式靠近，則 r 越小， V 越大。 制作 :張思敬等 理學院化學系 54 V 0 － D r ro ?? ?? 橫坐標 H 原子間的距離， 縱坐標 體系的勢能 V， 且以 r — ? 時的勢能值為 縱坐標的勢能零點。 + 圖 28 共價鍵方向性 圖 29 共價鍵飽和性 制作 :張思敬等 理學院化學系 53 1927年， Heitler 和 London 用量子力學處理氫氣分子 H2 ，解決了兩個氫原子之間的化學鍵的本質問題，使共價鍵理論從經典的 Lewis 理論發(fā)展到今天的現(xiàn)代共價鍵理論。 + + + 成鍵 + + 不成鍵 圖 27 p軌道共價鍵形成示意圖 制作 :張思敬等 理學院化學系 52 共價鍵的特性 共價鍵具有方向性 + + + + + 除 s 軌道外，其它原子軌道均有方向性，要取得最大程度的重疊，成鍵的兩個軌道必須在有利的方向上。 （兩個原子間若形成共價單鍵，一般優(yōu)先形成 ?鍵；若形成共價雙鍵或共價三鍵，往往形成一個 ?鍵和一個或兩個 ?鍵 ) 制作 :張思敬等 理學院化學系 51 同種非金屬元素或電負性相差不大的元素之間可以形成共價鍵。因此，共價鍵具有方向性 (見圖 29）。 制作 :張思敬等 理學院化學系 50 (4) 兩個原子能形成共價鍵的先決條件是互相重疊的原子軌道的位相（即波函數(shù)的正負號）相同，這樣才能保證兩個原子軌道重疊后，重疊區(qū)域的電子云密度增加。因此，共價鍵具有飽和性。 (2)在成鍵分子（圖 27 ）中，密集在兩個原子核間的電子云的作用可以看成是同時吸引兩個核并把兩個原子聯(lián)系在一起的化學鍵（共價鍵）。 思考 ： NaCl晶體中鈉離子與氯離子之間、金屬銅中銅原子與銅原子之間， H2O中氫原子與氧原子之間各有什么鍵？ 答： NaCl晶體中鈉離子與氯離子之間是離子鍵；金屬銅中銅與銅之間是金屬鍵，在水中， H2O分子中 H原子與O原子之間存在共價鍵， H2O間存在分子間作用力和氫鍵。 制作 :張思敬等 理學院化學系 48 組成化學鍵的兩個原子間電負性差大于 時，一般生成離子鍵，小于 時一般生成共價鍵。分子與分子之間的結合力相對較弱，這種較弱的結合力叫分子間作用力。在分子或晶體中，原子（或離子）間有較強的結合力。 IIIA IVA VA VIA VIIA +2 +3 4 +4 3 +1 +3 +5 2 +4 +6 1 +1 +5 +7 IIIB IVB VB VIB VIIB VIII IB IIB +3 +2 +4 +3 +5 +3 +6 +2 +7 +2 +3 +8 +1 +2 +3 +2 +3 +1 +4 +2 +5 +3 +6 +4 制作 :張思敬等 理學院化學系 46 分子結構 共價鍵 分子間作用力和氫鍵 (可見，分子結構實際上討論共價分子內及分子間的作用力。但第 Ⅷ 族和 ⅠB 、 ⅡB 族元素的最高氧化值明顯減小。 制作 :張思敬等 理學院化學系 44 周期性變化 ：主族元素同周期主族元素從左向右最高氧化數(shù)依次增高，其數(shù)值等于元素的族數(shù)（或外層電子數(shù)）；副族元素除最外層電子參加反應外，次外層的 d電子也可能參加反應，因此，從 ⅢB 至 ⅦB ，最高氧化數(shù)依次升高，其數(shù)值等于元素所處的族數(shù)。具體地說，對離子化合物，某原子（或離子）的氧化值就是它所帶的電荷數(shù)；對共價化合物，某原子的氧化值就是它形式上的電荷數(shù)。 Pauling,.(19011994) 制作 :張思敬等 理學院化學系 41 H 表 25 元素的 Pauling電負性 Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Sr Y Zr Nb Mo Te Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Cs Ba LaLu ~ Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi 制作 :張思敬等 理學院化學系 42 電負性變化的形象表示 圖片來源：西北大學編普通化學電子課件插圖。 周期性 ：主族元素的電負性明顯呈周期性變化，同周期從左向右電負性依次增大，同族自上而下電負性基本上依次減小；副族元素電負性變化的周期性不明顯。電負性越大，則原子吸引電子的能力越強，表現(xiàn)出的非金屬性越強。 (1)原子半徑 定義： 原子半徑 包括共價半徑或金屬半徑： 共價半徑是指同種元素原子以共價單鍵結合形成的分子中相鄰原子核間距的一半； 金屬半徑 是指金屬晶體中相鄰原子核間距的一半。 制作 :張思敬等 理學院化學系 36 表 23 原子外層電子構型與周期系分區(qū) 1s2 ns 2np16 P區(qū)元素 ns 12 s區(qū)元素 (n1)d18ns2 d區(qū)元素 (n1)d10 ns12 ds 區(qū) 元素 (n2)f114ns2 f 區(qū)元素 制作 :張思敬等 理學院化學系 37 2 元素性質的周期性變化 呈周期性變化的性質很多 ， 例如第一章介紹的原子量 等 。 周期性變化根源：外層電子分布的周期性變化。 制作 :張思敬等 理學院化學系 35 元素周期系 1 元素周期表及其分區(qū) 元素周期律：元素性質隨原子序數(shù)的增加呈周期性變化 的規(guī)律。別名： 價電子構型、價電子分布 。 例如： U的外層電子分布式為 5f36d17s2。 例如， O的外層電子分布式是 2s22p4； 副族元素： 外層電子是指最外層的 ns軌道上的電子和次外 層的 (n1)d軌道上的電子。 有類似現(xiàn)象的有 Mo（ 42號元素）、 Cu（ 29號）、 Ag（ 47號）和 Au（ 79號）等。因此，填充電子時傾向于形成軌道半充滿（如 np3， nd5 ， nf7 ） 、全充滿（如 np6， nd10，nf14）或全空的狀態(tài)。 例如， 26號元素 Fe，按照近似能級順序直接寫出的原子核外電子分布式為 1s22s22p63s23p64s23d6，重排后為1s22s22p63s23p63d64s2（符合實際） 。 ◆ 鮑林能級圖嚴格意義上只能叫 “ 順序圖 ” ,順序是指軌道被填充 的順序或 電子填入軌道的順序 . 換一種說法 ， 填充順序并不總是 能代表原子中電子的實際能級 ！ 例如 Mn原子 (Z=25), 最先的 18 個電子填入 n = 1和 2 的 9條軌道 , 接下來 2個電子填入 4s 軌道 , 最 后 5個電子填入順序圖中能級最高的 3d 軌道 . 但是 , 如果你由此得 “ Mn原子中 3d電子的能級高于 4s電子 ” ， 那就錯了 . 金屬錳與酸 反應生成 Mn2+ ,失去的 2個電子屬于 4s 而非 3d ！ 制作 :張思敬等 理學院化學系 30 原子軌道近似能級圖 制作 :張思敬等 理學院化學系 31 (1）核外電子分布式 根據(jù)電子 分布規(guī)則和鮑林（ ）近似能級 順序，寫出基態(tài)原子的電子分布式。 圖中一個小圓圈代表一個軌 道 (同一水平線上的圓圈為等價軌道 )；箭頭所指則表示軌道能 量升高的方向。 例如： 2p軌道有三個空間取向不同的軌道，若有三 個電子時，它們將填充在三個 2p軌道上并且自旋方向相 同，其分布情況可表示為或 ↑ ↑↑ ；同理，若 3d軌道 上有五個電子，它們的分布情況為 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 。 制作 :張思敬等 理學院化學系 27 (3）洪德（ Hund）規(guī)則 電子在簡并軌道中排布時，總是優(yōu)先占據(jù)不同的軌 道而且采取自旋平行的狀態(tài)。 即 EnsEnpEndEnf ； ③ n和 l均不同時，多數(shù)情況下是 n值較大的軌道的能級較高，但在有些情況下， n值較大、 l值較小的軌道的能量小于某些 n值較 小但 l值較大的軌道，即出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象。 氫原子軌道的能量高低取決于主量子數(shù) n；多電子原子軌道的能 量除了主要與 n有關外 ， 還與角量數(shù) l有關 ， 具體有以下規(guī)律： ① l 值 相 同 時 ， n 值 越 大 的 軌 道 能 級 越 高 。即在同一原子內的任一原子軌道中最多只能容納兩個自旋方向相反的電子。 電子云是空間某單位體積內找到電子的概率分布的圖形， 故也稱為 概率密度 。即：電子經常出現(xiàn)的區(qū)域是一個球形空間。 以黑點疏密程度來表示電子出現(xiàn)幾率密度分布的圖形叫電子云 [動畫 ]。其中 R(r)是波函數(shù)的徑向部分， Y(?,?)是波函數(shù)的角度部分。 001 raeap制作 :張思敬等 理學院化學系 21 ψ 在數(shù)學上均可表示成兩個函數(shù)之積： ψ( r,?,?)= R(r) 例如，當 n=1， l=0， m=0時，氫原子處在最低的能量運 動狀態(tài)，稱為基態(tài)。 制作 :張思敬等 理學院化學系 19 表 21 氫原子軌道與三個量子數(shù)的關系 n l m 軌道名稱 軌道數(shù) 1 0 0 1s 1 2 0 1 0 1,0,+1 2s 2p 1 3 3 0 1 2 0 1,0,+1 2,1,0,+1,+2 3s 3p 3d 1 3 5 4 0 1 2 3 0 1,0,+1 2,1,0,+1,+2 3,2,1,0,+1,+2,+3 4s 4p 4d 4f 1 3 5 7 9416制作 :張思敬等 理學院化學系 20 2 波函數(shù)、原子軌道和電子云 (1）波函數(shù)和原子軌道 波函數(shù) ψ 是描述電子運動狀態(tài)的函數(shù)，它服從 波動方程（ Schr246。 (4） 自旋量子數(shù) ms 取值范圍