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文檔簡介
1、 物質(zhì)的量濃度:cB=nB/V質(zhì)量濃度:PB=mB/V摩爾分數(shù):xB=nB/n質(zhì)量分數(shù):QB=mB/Sm質(zhì)量摩爾濃度:bB=nB/mA把研究對象作為系統(tǒng),一種或數(shù)種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所形成的系統(tǒng)稱為分散系被分散的物質(zhì)稱為分散相,容納分散相的連續(xù)介質(zhì)稱為分散介質(zhì)。分散相可分為均相分散相和非均相分散相兩大類。相指系統(tǒng)中物理和化學(xué)性質(zhì)相同的組成部分。分散相粒子大?。ㄖ睆剑┬再|(zhì)分散相100nm粗粒分散系乳狀液、懸浮液非均相,熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng),擴散慢,不能透過濾紙和半透膜8.熱力學(xué)根據(jù)研究的需要和方便,把一部分物體與其余部分劃分開來作為研究對象。被劃為研究對象的一部分稱為系統(tǒng)。系統(tǒng)以外與系統(tǒng)密切相關(guān)
2、的部分是該系統(tǒng)的環(huán)境根據(jù)系統(tǒng)和環(huán)境之間交換物質(zhì)和能量的不同情形可以分為:開放系統(tǒng):系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)的交換,又有能量的傳遞。封閉系統(tǒng):系統(tǒng)與環(huán)境之間只有能量的交換而無物質(zhì)的交換。隔離系統(tǒng):系統(tǒng)與環(huán)境之間既無物質(zhì)的交換也無能量的交換??赡孢^程體積功最大Wemax=-nRTIn(V終/V初)等溫等壓(理氣)We=-p”V=-AnRT夕卜熱力學(xué)能又稱內(nèi)能,它是系統(tǒng)內(nèi)部一切形式的能量總和,用符號U表示。U=Q+WQ:系統(tǒng)從環(huán)境里吸收的熱量W:環(huán)境對系統(tǒng)做功等容熱效應(yīng):AUmQv等壓熱效應(yīng):AHrapH=QP=QV+nRT=U+nRT反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量沒有變化(n=0)的反應(yīng)或者是反應(yīng)物與產(chǎn)物都
3、在溶液或者固體中發(fā)生的反應(yīng),系統(tǒng)的體積變化極小,V0,可以認為:定義熱力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài):氣體:壓力為100kPa及標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純理想氣體。若為混合氣體則是指各氣體的分壓為標(biāo)準(zhǔn)壓力且均為理想氣體的性質(zhì)。純液體(或純固體):標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純?nèi)芤?或純固體)溶液:溶液由溶質(zhì)和溶劑構(gòu)成,溶質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是指在標(biāo)準(zhǔn)壓力溶質(zhì)濃度(嚴格應(yīng)為活度)為1mol/L或質(zhì)量摩爾濃度為1mol/kg且具有理想溶液性質(zhì)的溶質(zhì);溶劑的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)則是指標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純?nèi)軇τ谏锵到y(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的規(guī)定為溫度37C,氫離子的濃度為1*10-7mol/L。H=SvH(產(chǎn)物)-AvH(反應(yīng)物)rmfmfm=2vcHm(反應(yīng)物)-vdHm(產(chǎn)物)rS
4、m=vSm(產(chǎn)物)-AvSm(反應(yīng)物)rGm=SvAfGm(產(chǎn)物)-vdGm(反應(yīng)物)G=G+RTInQrmrmQ=(cD/c)(cE/c)/(cA/c)(cB/c)=(pD/p)(pE/p)/(pA/p)(pB/p)在等溫等壓不做非體積功的條件下,當(dāng)反應(yīng)達到平衡時,反應(yīng)系統(tǒng)Gibbs自由能變厶rGm=0,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)等溫方程式,此時反應(yīng)商Q用K表示:=dGm+RTlnK即rGm=-RTInKK=(D/c)(E/c)/(A/c)(B/c)=pD/ppE/p/pA/ppB/prGm=-RTInKo+RTInQ=RTIn(Q/K)|nK=-dHm/RT+dSm/RIn(K2/K)=(rHm/R)*
5、(T2-Tx)/T2*T1化學(xué)反應(yīng)速率v=1*蛋=丄*dcBVdtvBdt速率方程v=k*ca(A)*cb(B)一級反應(yīng)InCo(A)=ktk:時間-1C(A)二級反應(yīng)=ktk:濃度-1*時間-1C(A)Co(A)零級反應(yīng)Co(A)-C(A)=ktk:濃度*時間-1碰撞理論中,能發(fā)生反應(yīng)的碰撞為有效碰撞,不能發(fā)生反應(yīng)的碰撞稱為彈性碰撞。有效碰撞發(fā)生條件:反應(yīng)物分子具有足夠的動能;碰撞時有合適的方位(或恰當(dāng)?shù)娜∠?反應(yīng)物分子中具有較大動能并能夠發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子?;罨肿泳哂凶畹湍芰縀與反應(yīng)物分子的平均能量E平之差稱為化學(xué)反應(yīng)的活化能,用Ea表示,平即Ea=E-E平活化分子分數(shù)f=e
6、-Ea/RT速率常數(shù)與溫度的關(guān)系k=A*e-Ea/RTORInk=-Ea+InARTInk2=Ea*(T2-T1)k1RT1T2凡是反應(yīng)物分子經(jīng)直接碰撞一步就能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)稱為元反應(yīng),只由一步元反應(yīng)就能完成的化學(xué)反應(yīng)稱為簡單反應(yīng),大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)經(jīng)歷一系列的步驟才完成,稱為復(fù)合反應(yīng)。通常復(fù)合反應(yīng)中慢反應(yīng)步驟限制了整個反應(yīng)的速率,故稱該慢反應(yīng)步驟為速率控制步驟。元反應(yīng)的反應(yīng)分子數(shù)表示需要幾個反應(yīng)物分子微粒同時碰撞才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)溫度一定時,元反應(yīng)的反應(yīng)速率方程與各反應(yīng)物濃度的冪之積成正比,化學(xué)反應(yīng)方程式中相應(yīng)計量數(shù)為指數(shù)。復(fù)合反應(yīng)速率方程濃度項幕指數(shù)a,B由實驗確定。對難揮發(fā)性非電解質(zhì)
7、稀薄溶液而言,與溶質(zhì)本性無關(guān),只取決于溶質(zhì)在溶液中的質(zhì)點數(shù)目的性質(zhì),具有一定共同性和規(guī)律性,稱為稀薄溶液的依數(shù)性質(zhì)。氣相和液相達到平衡時,蒸氣密度不再改變,這是蒸氣具有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸汽壓力,簡稱蒸氣壓力。蒸氣壓力隨溫度升高而變大。無論固體還是液體,蒸氣壓力大者稱為易揮發(fā)物質(zhì),蒸氣壓力小者稱為難揮發(fā)物質(zhì)。含有難揮發(fā)性溶質(zhì)溶液的蒸氣壓力總是低于同溫度純?nèi)軇┑恼魵鈮毫ΑU魵鈮毫ο陆祊=p0 xBp0為純?nèi)軇┱魵鈮毫?xB為溶質(zhì)的摩爾分數(shù)。p=poMabB=KbBK為比例系數(shù),取決于po和溶劑的摩爾質(zhì)量Ma。1000BBA常見溫度已經(jīng)達到或者超過液體沸點時,液體并沒有沸騰的現(xiàn)象稱為過熱現(xiàn)象
8、。Tb=Tb-Tbo=KbbBKb為溶劑的摩爾沸點升高常數(shù)。與過熱現(xiàn)象類似,過冷現(xiàn)象也廣泛存在。Tf=TfO-Tf=KfbBKf為溶劑的摩爾凝固點降低常數(shù)。沸點升高法和凝固點降低法常用于測定溶質(zhì)相對分子質(zhì)量。但由于多數(shù)溶劑的Kf值大于Kb值,同一溶液的凝固點降低值比沸點升高值大,所以凝固點降低法靈敏度相對較高,實驗誤差相對較小。特別是凝固點測定法常在低溫下進行,一般不會引起生物樣品的變性或破壞。因此,在醫(yī)學(xué)和生物科學(xué)實驗中凝固點降低法的應(yīng)用更為廣泛。電解質(zhì)稀薄溶液與非電解質(zhì)稀薄溶液類似Tb=iKbBbTf=iKfbB溶液越稀,i越趨近于電解質(zhì)解離出的正離子和負離子的總數(shù)滲透壓力:將純?nèi)軇┡c溶液
9、以半透膜隔開時,為維持滲透平衡所向溶液上方施加的最小壓力。n=cBRT,對稀薄溶液,n=bBRT對電解質(zhì)溶液產(chǎn)生的滲透壓力,計算公式校正為n=icBRT定義體液中能夠產(chǎn)生滲透效應(yīng)的溶質(zhì)粒子(分子、離子)統(tǒng)稱為滲透活性物質(zhì),滲透活性物質(zhì)的濃度表達可以使用滲透濃度,單位為mol/L,符號記作cos,滲透壓力是稀薄溶液的依數(shù)性質(zhì),在一定溫度下,稀薄溶液的滲透壓力與滲透濃度成正比,與溶質(zhì)本性無關(guān),n=CosRT晶體滲透壓力:血漿中的小分子晶體物質(zhì)(主要是氯化鈉、其次是碳酸氫鈉和葡萄糖、尿素等)形成的滲透壓力稱為血漿的晶體滲透壓力,約705.6kpa。膠體滲透壓力:血漿中的大分子物質(zhì)(蛋白質(zhì)、核酸)形成
10、的滲透壓力,其數(shù)值較小,約為2.93-4.00kpa。電解質(zhì)的解離程度可以定量地用解離度a來表示,a=已解離分子數(shù)/原有分子總數(shù)實驗測得的解離度并不代表強電解質(zhì)在溶液中的實際解離度,故稱為表現(xiàn)解離度離子互吸理論:1.強電解質(zhì)在水中完全解離離子間通過靜電引力相互吸引,每一個離子都被周圍電荷相反的粒子包圍著,形成所謂離子氛離子氛的存在,離子之間相互作用而互相制約,不能完全自由運動,因而不能100%發(fā)揮離子應(yīng)有的效能。活度:電解質(zhì)溶液中實際上能起作用的離子濃度,也稱有效濃度。aB=YB*bB/b55.56.57.58.59.60.61.62.63.64.65.66.4酸堿質(zhì)子理論:凡是能給出質(zhì)子(H
11、+)的物質(zhì)都是酸,凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)都是堿。酸釋放一個質(zhì)子后形成其共軛堿,堿結(jié)合一個質(zhì)子后形成其共軛酸。酸堿反應(yīng)的實質(zhì)是兩對共軛酸堿對之間的質(zhì)子傳遞反應(yīng)。Kw稱為水的質(zhì)子自遞平衡常數(shù),又稱水的離子積。Kw=H3O+OH-pH=-lga(H30+),稀薄溶液中,濃度和活度的數(shù)值十分接近,可用濃度代替活度,有pH=-lgH3O+Ka=Ac-H3O+/HAc,Ka稱為酸解離常數(shù)Kb=OH-NH4+/NH3,Kb稱為堿解離常數(shù)弱酸的Ka和其共軛堿的Kb之間有確定的對應(yīng)關(guān)系,Ka*Kb=Kw多元酸和多元堿:Kai*Kbn+1-i=Kw,n為可結(jié)合或可釋放的質(zhì)子總數(shù)弱酸(堿)濃度減小,其解離度a增大,解
12、離平衡向解離方向移動在弱酸或弱堿的水溶液中,加入易溶強電解質(zhì),生成與弱酸或弱堿的解離相同的離子可使弱酸或弱堿的解離度降低。若在弱酸或弱堿溶液中加入不含相同離子的強電解質(zhì),因離子強度增大,溶液中離子之間的相互牽制作用增大,弱酸或弱堿的解離度略有增大。產(chǎn)生同離子效應(yīng)時,必然伴隨鹽效應(yīng),但同離子效應(yīng)的影響比鹽效應(yīng)大得多,一般情況下不考慮鹽效應(yīng)的影響。一般濃度下,對于強酸HA,H3O+=C(HA);對于強堿B,OH-=C(B)。當(dāng)強酸或強堿的濃度很稀,溶液的H3O+或OH-v10-6mol/L時,此時由H2O解離出的氏0+或OH-就不能忽略。當(dāng)Ka*ca220Kw,可以忽略水的質(zhì)子自遞平衡,只需考慮弱
13、酸(堿)的質(zhì)子傳遞平衡。當(dāng)弱酸的a5%,或Ca/Ka三500,Ka=ca*a2,a=jKa/ca,H3O+=Ka*ca反之Ka=(Ca*a2)/(1-a)=H3O+2/(Ca-屯0+),H3O+=Ka厶;24也ca當(dāng)弱堿的aCs+Rb+NH4+K+Na+Li+負離子:F-CI-Br-l-CNS-一些有機物離子具有非常強的聚沉能力,especially表面活性劑溶膠的相互聚沉帶相反電荷的溶膠有相互聚沉能力高分子物質(zhì)對溶膠的保護作用和敏化作用溶膠中加入高分子溶液,高分子物質(zhì)吸附于膠粒的表面包圍住膠粒,使其對介質(zhì)的親和力加強,增加了溶膠的穩(wěn)定性。加入少量高分子溶液,高分子物質(zhì)無法將膠體顆粒表面完全覆
14、蓋,膠粒附著在高分子物質(zhì)上,質(zhì)量變大引起聚沉。高分子化合物在形成溶液時,與低分子量溶質(zhì)明顯不同之處是要經(jīng)過溶脹過程,即溶劑分子慢慢進入卷曲成團的高分子化合物分子鏈空隙中,導(dǎo)致高分子化合物舒展開來,體積成倍甚至數(shù)十倍的增長。蛋白質(zhì)等高分子化合物在水溶液中往往以離子形式存在,常稱之為高分子電解質(zhì)。蛋白質(zhì)分子的特征是在每個分子鏈上有很多荷電基團,電荷密度大,對極性溶劑的親和力強。按照在極性溶劑中解離后所帶電荷的不同,蛋白質(zhì)可以分為陽離子、陰離子、兩性離子三類。使蛋白質(zhì)所帶正電荷與負電荷相等(凈電荷為零)時溶液pH稱為該蛋白質(zhì)的等電點處于等電點時的蛋白質(zhì),在外加電場中不發(fā)生泳動,也容易聚沉。蛋白質(zhì)的水
15、合作用是蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的主要因素。因加入大量無機鹽使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析出的作用稱為鹽析。除無機鹽外,于蛋白質(zhì)溶液中加入與水作用強烈的有機溶劑(如乙醇、甲醇、丙醇等)也能降低蛋白質(zhì)的水合程度,蛋白質(zhì)因脫水而沉淀。溫度變化,pH變化等也會破壞蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性。大多數(shù)蛋白質(zhì)在等電點附近溶解度最小,利用這一性質(zhì),只要調(diào)節(jié)溶液的pH就容易使這些蛋白質(zhì)沉淀。在一定條件下,如溫度下降或溶解度減小時,不少高分子溶液的黏度會逐漸變大,最后失去流動性,形成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的半固態(tài)物質(zhì),這個過程為膠凝,所形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)叫凝膠。凝膠可分為剛性凝膠和彈性凝膠兩大類。剛性凝膠粒子間的交聯(lián)強,網(wǎng)狀骨架堅固,若將其干
16、燥,網(wǎng)孔中的分散介質(zhì)可被驅(qū)出,而凝膠的體積和外形無明顯變化,如硅膠、氫氧化鐵凝膠等。柔性高分子化合物形成的凝膠一定是彈性凝膠,如明膠、瓊脂、聚丙烯酰胺膠等,這類膠經(jīng)干燥后,體積明顯縮小而變得有彈性,如將干凝膠再放到合適的分散介質(zhì)中,又會溶脹變大,甚至完全溶解。將彈性凝膠露置一段時間,一部分分散介質(zhì)會自動從凝膠中分離出來,凝膠體積也逐漸縮小,這種現(xiàn)象稱為脫液收縮或離漿。能顯著降低水的表面張力的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)或表面活性劑。表面活性劑分子中一般都含有兩類基團,一類是疏水性或親脂性非極性基團,另一類為親水性極性基團。進入水中的表面活性劑達到一定量時,在分子表面膜形成的同時,表面活性劑也逐漸聚集起
17、來,互相把疏水基靠在一起,形成親水基朝向水而疏水基在內(nèi)的,直徑在膠體分散相粒子大小范圍內(nèi)的締合體,稱為膠束。開始形成膠束時表面活性劑的最低濃度稱為臨界膠束濃度。乳狀液是以液體為分散相分散在另一種不相溶的液體中所形成的粗分散系,其中一個相是水,另一相統(tǒng)稱為油(包括極性小的有機溶劑)。要得到穩(wěn)定的乳狀液,必須有使乳狀液穩(wěn)定的第三種物質(zhì)存在,這種物質(zhì)稱為乳化劑,乳化劑所起作用稱乳化作用。常用乳化劑是一些表面活性劑。氧化值是某元素一個原子的表現(xiàn)荷電數(shù),氧化值升高,發(fā)生氧化反應(yīng),氧化值降低,發(fā)生還原反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)中,失去電子的物質(zhì)稱為還原劑,獲得電子的物質(zhì)稱為氧化劑。任何一個氧化還原反應(yīng)都可以拆分成
18、兩個氧化還原半反應(yīng),通式寫作:Ox+ne-=Red 符號Ox表示氧化型物質(zhì),符號Red表示還原型物質(zhì)。同一元素的氧化型物質(zhì)及對應(yīng)的還原型物質(zhì)稱為氧化還原電對。105.106.107.108.109.110.111.112.113.114.8將氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為原電池,半電池中的電子導(dǎo)體稱為電極,輸出電子是負極,輸入電子是正極。由正極反應(yīng)和負極反應(yīng)構(gòu)成的總反應(yīng)稱為電池反應(yīng)。當(dāng)將金屬片插入水或金屬鹽溶液中時,金屬表面晶格上的離子由于本身熱運動以及受到極性水分子的吸引,有脫離金屬表面進入溶液形成水合離子的趨勢,這時,金屬表面由于電子過剩而帶負電而溶液帶正電。另一方面,溶液中的金
19、屬離子亦有由溶液進入金屬相而使電極表面帶正電的趨勢。金屬離子的這種相間轉(zhuǎn)移趨勢取決于金屬離子在兩相中的電化學(xué)勢的相對大小,即金屬離子總是從電化學(xué)勢較高的相轉(zhuǎn)入電化學(xué)勢較低的相中,最后由于受相間電化學(xué)勢差的制約及靜電引力的作用而達平衡。金屬片與溶液間存在電位差,稱為金屬在此溶液中的電位或電極電位。金屬越活潑,溶解趨勢越大,平衡時金屬表面負電荷越多,該金屬電極的電極電位越低;金屬越不活潑,溶解趨勢越小,平衡時金屬表面負電荷越少,該金屬電極的電極電位越高。電極電位用符號。祚配表示,單位是伏特(V)電極電位的大小除了和金屬本性有關(guān)外,還與溫度、金屬離子的濃度(或活度)有關(guān)。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測得的某個氧化還
20、原電對所形成電極的電極電位就是該氧化還原電對的標(biāo)準(zhǔn)電極電位,用符號玄隔表示,單位是伏特(V)。電極電位越高,氧化還原電對中氧化型物質(zhì)得電子能力越強,是較強的氧化劑;電極電位越低,氧化還原電對中還原型物質(zhì)得電子能力越強,是較強的還原劑。較強氧化劑其電對中對應(yīng)的還原型物質(zhì)的還原能力較弱;較強還原劑其電對中對應(yīng)的氧化型物質(zhì)的氧化能力較弱。較強氧化劑和較強還原劑作用,生成較弱的還原劑和較弱的氧化劑,這是一個自發(fā)過程。系統(tǒng)所做的非體積功全部為電功,系統(tǒng)對環(huán)境做功,功為負值,有:G=W=-qE=-nFErm電功,最大n是電池反應(yīng)中所轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量(配平的氧化還原反應(yīng)方程式中轉(zhuǎn)移電子數(shù))E是原電池的電
21、動勢;F為法拉第常數(shù),F(xiàn)=96485C/molnFE2.303RT當(dāng)電池中各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時,可表示為rGm=-nFErGm=-nFE又rGm=-RTlnK,得-nFE=-RTlnK或lgK氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)有如下規(guī)律:(1).氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)與氧化劑和還原劑的本性有關(guān),即與電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢有關(guān),而與反應(yīng)體系中物質(zhì)濃度(或分壓)無關(guān)。(2).氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)K與電子轉(zhuǎn)移數(shù)(n)有關(guān),即與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān),且lgK與n成正比。(3).氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度有關(guān)。(4).一般認為,當(dāng)n=2,Eo.2V,或n=1,Eo.4V時,K1O6,此平衡常數(shù)已相當(dāng)大,反應(yīng)進行得比較
22、完全。G=G+RTlnQ,.-nFE=-nFE+RTl口0,.疋=+垃rmrmnF對于任意一個電極反應(yīng)(半反應(yīng))pOx+ne-=qRed,其電極電位表達式的通式為d(Ox/Red)=d(Ox/Red)+RTlncP(Ox)=(Ox/Red)-RTlnQnFcq(Red)nF(1)電極電位不僅取決于電機的本性,還取決于反應(yīng)時的溫度和氧化型、還原型及相關(guān)介質(zhì)的濃度(或分壓)2)在溫度一定的條件下,半反應(yīng)中氧化型與還原型物質(zhì)濃度發(fā)生變化,將導(dǎo)致電極電位分改變,氧化型物質(zhì)濃度越大,(Ox/Red)值越大,還原型物質(zhì)濃度越大,(Ox/Red)值越小。(3)決定電極電位高低的主要因素是標(biāo)準(zhǔn)電極電位,一般情
23、況下濃度對電極電位的影響不太大,只有當(dāng)氧化型或還原型物質(zhì)濃度很大或很小時,或電極反應(yīng)式中物質(zhì)前的計量系數(shù)很大時才對電極電位產(chǎn)生顯著的影響。(1)在許多電極反應(yīng)中,介質(zhì)中的H+,OH-和H2O參加了反應(yīng),溶液pH值的改變將導(dǎo)致電極電位的變化。在氧化還原反應(yīng)中,加入某種物質(zhì)使氧化型或還原型物質(zhì)生成沉淀將顯著地改變它們的濃度,使電極電位發(fā)生變化。在氧化還原反應(yīng)中,若氧化型或還原型物質(zhì)生成弱酸(或弱堿)使其濃度降低,將導(dǎo)致電極電位發(fā)生變化。電極電位值為定值并可作為參照標(biāo)準(zhǔn)的電極稱為參比電極,電位與待測離子的濃度(或活度)有關(guān),并且它們之間符合某種函數(shù)關(guān)系的電極稱為指示電極。118.薛定諤方程+-+-+
24、-(E-V)屮_03x2dy2dz2h2式中,m是粒子的質(zhì)量,E是總能量,V是勢能,h是普朗克常量。I屮I2表示在原子核外空間某點P(x,y,z)電子出現(xiàn)的概率密度,即該點單位體積中電子出現(xiàn)的概率。119.主量子數(shù)用符號n表示。它是決定軌道能量的主要因素,可以取任意正整數(shù)的值。n越小,能量越低。n也稱為電子層,n=1,2的電子層符號分別表示為K,L軌道角動量量子數(shù)用符號I表示。它決定原子軌道的形狀,或軌道角動量的大小,取值受主量子數(shù)n的限制,丨取0,1(n-1),共n個值。原子軌道能量還與角量子數(shù)I有關(guān),故丨又稱為電子亞層。磁量子數(shù)用m表示。它決定原子軌道的空間取向,或軌道角動量在外磁場方向(
25、取z方向)分量的大小。m的取值受I的限制,取0,1,1,共2I+1個值。由于軌道能量與磁量子數(shù)無關(guān),由量子數(shù)n,I決定,故各亞層內(nèi)軌道能量相等,處于同一能級,被稱為簡并軌道或等價軌道。自旋角動量量子數(shù)用s表示。決定自旋角動量在外磁場方向分量的大小。s可以11取+2和-2兩個值,分別表示電子自旋的兩種狀態(tài),也可用符號“T”和“J”表/示O屮|(r,d)=Rl(r)*YI(,d)Rn,l(r)稱為波函數(shù)的徑向部分或徑向波函數(shù),它是電子離核距離r的函數(shù),與n,I兩個量子數(shù)有關(guān)。YIm(,d)稱為波函數(shù)的角度部分或角度波函數(shù),它是方位角的函數(shù),與m,I兩個量子數(shù)有關(guān),體現(xiàn)原子軌道在核外空間的形狀和取向
26、。當(dāng)兩個原子形成共價鍵時,發(fā)生軌道重疊,其提供軌道的波瓣同號,則成鍵時發(fā)生波的加強性干涉,效應(yīng)增強;異號,則發(fā)生波的相消性干涉,效應(yīng)減弱或抵消。Rn,|2(r)與r2之積定義為徑向分布函數(shù),即D(r)=R.2(r)*r2n,I它體現(xiàn)電子在離核r處單位厚度球殼內(nèi)出現(xiàn)的概率大小。當(dāng)n,l確定后,徑向分布函數(shù)D(r)應(yīng)有(n-l)個峰。每一個峰表示離核r處,電子出現(xiàn)概率的一個極大值,主峰表示電子出現(xiàn)在該r處概率的最大值。當(dāng)n定時,丨越小,則峰越多,而且第一個峰離核越近,或者說第一個峰鉆的越深,即常說的軌道鉆穿現(xiàn)象。Pauli不相容原理在同一原子中不可能有2個電子具有四個完全相同的量子數(shù)能量最低原理在
27、符合Pauli不相容原理的前提下,原子核外電子排布的方式應(yīng)盡可能使體系總能量最低,又稱構(gòu)造原理。Hund規(guī)則電子在能量相同的軌道(即簡并軌道)上排布時,將盡可能分占不同的軌道,且自旋平行。在丨相同的簡并軌道上,電子全充滿,半充滿或全空時,原子的能量最低、最穩(wěn)定。原子內(nèi)層中滿足稀有氣體電子層結(jié)構(gòu)的部分稱為原子芯,原子芯外的電子常被稱為價電子,價電子所處的電子層為價電子層或價層。能級組和元素周期隈:嘶n覘71Is1.0I22p2.D2.7IIa33Sp3.03.7IIIa4m4.03di.iITIBP4.T5總前5p5.45.7VIB6s3.D0.1517132tip6.7127.主族包括IAWA
28、族,其中哪A族又稱零族。主族元素的內(nèi)層軌道全充滿,最外層電子組態(tài)從nsi、ns2到ns2np6,同時最外層又是價層。最外層電子總數(shù)等于族數(shù)。副族包括IBWB族。副族元素的電子結(jié)構(gòu)特征一般是次外層(n-1)d或外數(shù)第三層(n-2)f軌道上有電子填充,(n-2)f、(n-1)d和ns電子都是副族元素的價電子。128.1s區(qū)元素價層電子組態(tài)是ns1和ns2,包括IA和IIA族。除H以外都是金屬,在化學(xué)反應(yīng)中容易失去1個和2個電子變成+1或+2的價離子。在化合物中沒有可變的氧化值。2p區(qū)元素價層電子組態(tài)是ns2np16(除He為1s2外),包括IIIAA族,大部分是非金屬元素。哪A族是稀有氣體。P區(qū)元
29、素多有可變的氧化值,是化學(xué)反應(yīng)中最活躍的成分。3d區(qū)元素價層電子組態(tài)是(n-1)d1sns2或(n-1)d9ns1或(n-1)d1onso,包括IIIB哪B族,都是金屬元素,且在物理和化學(xué)性質(zhì)方面表現(xiàn)出很多共性,每種元素都有多種氧化值,都含有未充滿的d軌道,易形成配位化合物中不可缺少的中心原子。ds區(qū)元素價層電子組態(tài)為(n-1)d1ons12,包括IB和IIB族。不同于d區(qū)元素,ds區(qū)元素次外層(n-1)d軌道是充滿的。都是金屬,有可變氧化值。f區(qū)元素價層電子組態(tài)一般為(n-2)f014(n-1)d02ns2,包括鑭系和錒系元素。最外層電子數(shù)目、次外層電子數(shù)目大都相同,只有(n-2)f亞層電子
30、數(shù)目不同,所以每個系內(nèi)各元素化學(xué)性質(zhì)極為相似。都是金屬,有可變氧化值,常見氧化值為+3.任式周期宸元盍分極示意圖t訊0-2IHAWA丫AWI.ytuAmR:H:vf-Iymbwmns4dEfJS*1ns1jip1-6狂(柑-釘廣“5”嚴1恥工129.過度元素最初指訓(xùn)B族元素,后來擴大到全部副族元素,分布在d區(qū),ds區(qū)和f區(qū)。其中鑭系和錒系元素稱為內(nèi)過度元素。鑭系元素以及與之在化學(xué)性質(zhì)上相近的鈧(Sc)和釔(Y)共17個元素總稱為稀土元素130.原子半徑rd/2共價半徑(CovalenceRadii)oor=(t/2金IE半徑(Melalrfidii)rd!2范德華羋徑/(VanderWasi1
31、占R囲ii)同周期中相鄰兩元素的原子半徑減小的平均幅度是:非過渡元素(10pm)過度元素(5pm)內(nèi)過度元素(1pm)131.電離能通常用元素的第一電離能(11)來比較原子失去電子的傾向,它是氣態(tài)的基態(tài)原子失去一個電子,變成氣態(tài)的正一價離子所需要的最低能量。PUHeNKrX&cHgRn10C132.電子親合勢氣態(tài)的基態(tài)原子結(jié)合一個電子形成負一價氣態(tài)離子所放出的能量,稱為電子親合勢,它反映元素結(jié)合電子的能力。133.電負性電竇催死圭周期恚円二際,-二黃竿也:,|丄匸;-VIVIH21-31MH)3U0卿H1.1fi2.0強*桂芍電子簾巒攤的麹Ge半金晶KC*Sc11VoFeC*N)Cw2mCaa
32、*cmi.mvLMl.ml一曲ss14|IMIJfi占Jtl鬲弭2:*Fj砂StYZrNbMvTVkuRJkWA*訓(xùn)biTeIPL0J&2tuUC2.2(i1辭1,82-.I工耳Cs伽hiTaWRfOsDPtAnSnPL出PenA心UxW13L?IM加14122JjZ-2FrRmttiPfA題BliMtDs驅(qū)WkLwtUuq珈pUiihUiuU:i*Ar也躱諷心窗EWW甌鵝礁生魅觀區(qū)k超頤:畫価丸(310運蹈囹礙虺淨(jìng)好劇礙展獵刪沏涓液&曲嘲歸:.l&進磁趨起就瓠|闔驗厲曲攝譏施參*眸址直邂議?九科沁總昭幣電.HLtceNdsniEUTDDy討TlitYbUl!M11:i.nLHi.ii1-17
33、121114Liii.iiIJIL.i?44AtThRi11內(nèi)AmQuBkCtEsFinKMNeLrfe.lLA131第i述1.28JKi2SJ313ii1313L3iw|JS?*i4X*M*iVailiut船業(yè)IA峙*H干筑轟htio:rtiiadu.eviniwiBlft.現(xiàn)代價鍵理論要點:(1)兩個原子接近時,只有自旋方向相反的單電子可以相互配對(兩原子軌道有效重疊),使電子云密集于兩核間,系統(tǒng)能量降低,形成穩(wěn)定的共價鍵。(2)自旋方向相反的單電子配對形成共價鍵后,就不能再和其他原子中的單電子配對。所以每個原子所能形成共價鍵的數(shù)目取決于該原子中的單電子數(shù)目。這就是共價鍵的飽和性。(3)成
34、鍵時,兩原子軌道重疊越多,兩核間電子云越密集,形成的共價鍵越牢固,這稱為原子軌道最大重疊原理。如果共價鍵是由成鍵兩原子各提供1個電子配對成鍵的,稱為正常共價鍵。如果共價鍵的形成是由成鍵兩原子中的一個原子單獨提供電子對進入另一個原子的空軌道而成鍵,這種共價鍵稱為配位共價鍵,簡稱配位鍵。要形成配位鍵必須同時具備兩個條件:一個成鍵原子的價電子層有孤對電子;另一個成鍵原子的價電子層有空軌道。鍵能是從能量因素來衡量共價鍵強度的物理量。對于雙原子分子,鍵能就等于分子的解離能。分子中兩成鍵原子的核間平衡距離稱為鍵長。單鍵鍵長雙鍵鍵長三鍵鍵長分子中同一原子形成的兩個化學(xué)鍵間的夾角稱為鍵角。當(dāng)成鍵原子的電負性相
35、同時,核間的電子云密集區(qū)域在兩核的中間位置,兩個原子核所形成的正電荷重心和成鍵電子對的負電荷重心恰好重合,這樣的共價鍵稱為非極性共價鍵。當(dāng)成鍵原子的電負性不同時,核間的電子云密集區(qū)域偏向電負性較大的原子一端,使之帶部分負電荷,而電負性較小的原子一端則帶部分正電荷,鍵的正電荷重心與負電荷重心不重合,這樣的共價鍵稱為極性共價鍵。138.sp型雜化:能量相近的ns軌道和np軌道之間的雜化稱為sp型雜化,可分為sp、sp2、SP3三種雜化。spd型雜化:能量相近的(n-1)d、ns、np軌道或ns、np、nd軌道組合成新的dsp或spd型雜化軌道的過程統(tǒng)稱為spd型雜化。雜化類型SPsp3dspspM
36、蔘匸呈乂白:停子機道1TH34-1TSPlyY.E-2/x-r.p1個ns+3個npit(n-1)d+1個ns也個/丫上+3八卬+、nd2個1triJi+lTn314,圖A;nWl4,圖B2.同核雙原子分子軌道能級圖?p、?t-v戶J2Lt廠2O、b/聲cl込;e-掠于軌逍分f軌逍晾fUiff2卩能級相査較人(A)巨J一rr15塢子軌適分予軌逍原子軌道肚-即能級郴菱較小145.146.正、負電荷重心重合的分子是非極性分子;不重合的是極性分子分子極性的大小用電偶極矩(t)量度,等于正負電荷重心距離(d)和正電荷重心或負電荷重心上的電量(q)的乘積。T=qd極性分子具有永久偶極,在外電場作用下,分
37、子的偶極按電場方向取向,同時使正、負電荷的距離增大,分子的極性因而增強。這種因外電場的作用使分子變形而產(chǎn)生偶極或增大偶極矩的現(xiàn)象稱為分子的極化,由此而產(chǎn)生的偶極稱為誘導(dǎo)偶極,其電偶極矩稱為誘導(dǎo)電偶極矩。極性分子本身存在的正、負兩極稱為固有偶極。當(dāng)兩個極性分子充分靠近時,固有偶極就會發(fā)生同極相斥、異極相吸的取向(或有序)排列。這種極性分子與極性分子之間的固有偶極之間的靜電引力稱為取向力在極性分子的固有偶極誘導(dǎo)下,臨近它的分子會產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極,分子間的誘導(dǎo)偶極與固有偶極之間的電性引力,稱為誘導(dǎo)力。兩個極性分子相互靠近時,在彼此的永久偶極的影響下,相互極化產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極,因此對極性分子之間來說,誘導(dǎo)力是一種附加的取向力分子相互靠攏時,它們的瞬時偶極矩之間會產(chǎn)生很弱的吸引力,這種吸引力稱為色散力。任何分子都有不斷運動的電子和不停振動的原子核,都會不斷產(chǎn)生瞬間偶極,所以色散力存在于各種分子之間。非極性分子之間只有色散力;
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