1、原子結(jié)構(gòu)尹明軒三、能層（電子層）和能級(jí)（電子亞層）1、能層 在多電子原子的原子核外電子的能量是不相同的。按電子的能量不同，可將核外電子分成不同的能層，并有符號(hào)K、L、M、N、O、P、Q表示。原子核外每一層最多容納的電子數(shù)如下：能層一二三四五六七符號(hào)KL MNOPQ最多電子數(shù)281832502n22、能級(jí) 理論研究證明，在多電子原子中，同一能層的電子能量也可能不同，還可以把它們分成能級(jí)。就好比能層是樓層，能級(jí)就是樓的臺(tái)階。能級(jí)的符號(hào)和所能容納的點(diǎn)子數(shù)如下： 能層KL MNO符號(hào)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d最多電子數(shù)22626102610142610d 軌道 f 軌道 (

2、l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) : m 七種取值, 空間七種取向, 七條等價(jià)(簡(jiǎn)并) f 軌道.本課程不要求記住 f 軌道具體形狀!電子自旋方向 描述電子繞自軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài) 自旋運(yùn)動(dòng)使電子具有類似于微磁體的行為 分別用和表示 想象中的電子自旋 兩種可能的自旋方向: 正向(+1/2)和反向(-1/2) 產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng) 相反自旋的一對(duì)電子, 磁場(chǎng)相互抵消. Electron spin visualizedMagnetic fieldscreenSmall clearance spaceSilver atomic raykiln五、核外電子排布原則最低

3、能量原理：基態(tài)原子中，電子總是優(yōu)先占據(jù)能量較低的軌道。泡利不相容原理：一條軌道最多容納兩個(gè)自旋相反的電子。洪特規(guī)則 (Hunds rule)：在等價(jià)軌道上，電子將盡先分占各軌道，且自旋平行。（量子力學(xué)理論已證明：原子中自旋平行電子的增多有利于能量的降低）填充： 填充： 推知：等價(jià)軌道半充滿（s1, p3, d5, f7） 全充滿（s, p, d10, f14） 全 空（s, p, d, f）此時(shí)體系能量較低，狀態(tài)較穩(wěn)定電子排布順序：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6第

4、一能級(jí)組第2能級(jí)組第3能級(jí)組第3能級(jí)組第5能級(jí)組第6能級(jí)組第3能級(jí)組3. 共價(jià)鍵的特征A: 飽和性H(1s1) Cl(3s23p5) HCl N(2s22px12py12pz1) NN 幾個(gè)未成對(duì)電子只能和幾個(gè)自旋方向相反的單電子配對(duì)成鍵。H2 NH3H1sF2p2p2pFFF2H2HF電子云重疊示意圖4. 共價(jià)鍵的類型a: 鍵 兩原子軌道沿鍵軸方向進(jìn)行同號(hào)重疊所形成的鍵。根據(jù)軌道重疊的方向方式及重疊部分的對(duì)稱性劃分為不同的類型頭對(duì)頭s spx spx px軌道重疊電子云分布電子云分布b: 鍵 兩原子軌道沿鍵軸方向在鍵軸兩側(cè)平行同號(hào)重疊所形成的鍵肩并肩zpz pz xpy py x軌道重疊 鍵

5、類型 鍵 鍵原子軌道重疊方式沿鍵軸方向相對(duì)重疊沿鍵軸方向平行重疊原子軌道重疊部位兩原子核之間，在鍵軸處鍵軸上方和下方，鍵軸處為零原子軌道重疊程度大小鍵的強(qiáng)度較大較小化學(xué)活潑性不活潑活潑鍵和 鍵的特征比較 兩原子間若只形成一個(gè)共價(jià)鍵，一定是鍵； 兩原子間若形成多個(gè)共價(jià)鍵，其中一個(gè)是鍵，其余為鍵。 如N2、CH2CH2、CHCH； 配位鍵與共價(jià)鍵的區(qū)別與聯(lián)系：兩者的形成過(guò)程不同，但配位鍵一旦形成，其結(jié)果與共價(jià)鍵沒(méi)有區(qū)別。是一種特殊的共價(jià)鍵。 如銨根：配位鍵形成條件：一方有空軌道，另一方有孤對(duì)電子。 NHHHHNHHHH二、 雜化軌道理論 形成分子時(shí)，同一原子中的若干不同類型、能量相近的原子軌道混合

6、起來(lái)，重新分配能量和調(diào)整空間方向組成數(shù)目相同、能量相等的新的原子軌道，這種混合平均化的過(guò)程稱為原子軌道的“雜化” 1. 雜化軌道概念雜化軌道：雜化后所形成的若干新原子軌道。sp型雜化 ： 同一原子的1個(gè)s 軌道與p 軌道進(jìn)行的雜化。有： sp3 sp2 sp +每個(gè)sp雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小，含有1/2 s 軌道和1/2 p 軌道的成分兩個(gè)軌道間的夾角為180，呈直線型sp雜化軌道1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道雜化，雜化后得到呈直線分布的2個(gè)軌道，總稱sp雜化軌道。180實(shí)驗(yàn)測(cè)得: 兩個(gè)共價(jià)鍵，直線形分子（鍵角180） ClBeCl(1) BeCl2分子的形成 Be原子：1s22s2 沒(méi)有單個(gè)電子，ClClBe26三個(gè)sp2雜化軌道BF3分子的形成： 實(shí)驗(yàn)測(cè)得，三個(gè)共價(jià)鍵，平面三角形分子（鍵角120）。B原子：1s22s22p1120FFFB規(guī)律：第A族元素與第A族元素所形成的MX3型共價(jià)化合物，中心原子采取sp2雜化。如BBr3。 第A族元素與第A族、A族元素所形成的MX4型共價(jià)化合物，中心原子采取sp3雜化。如CH4、CCl4、SiF4、CHCl3。 3. 等性雜化與不等性雜化等性雜化：參與雜化的各原子軌道進(jìn)行成分的均勻混合。 雜化軌道 每個(gè)軌道的成分 軌道間夾角( 鍵角) sp 1/2 s，