普通化学知识点总结(全)

普学复习资料

3.1物质的结构与物质的状态

3.1.1原子结构

1．核外电子的运动特性

核外电子运动具有能量量子化、波粒二象性和统计性的特征，不能用经典的牛顿力学来描述核外电子的运动状态。2．核外电子的运动规律的描述

由于微观粒子具有波的特性，所以在量子力学中用波函数Ψ来描述核外电子的运动状态，以代替经典力学中的原子轨道概念。

(1)波函数Ψ(原子轨道)：用空间坐标来描写波的数学函数式,以表征原子中电子的运动状态。

一个确定的波函数Ψ，称为一个原子轨道。

(2)概率密度（几率密度）：Ψ2表示微观粒子在空间某位置单位体积出现的概率即概率密度。

(3)电子云：用黑点疏密的程度描述原子核外电子出现的概率密度(Ψ2)分布规律的图形。黑点较密的地,表示电子出现的概率密度较大,单位体积电子出现的机会较多。

(4)四个量子数:波函数Ψ由n.l.m三个量子数决定，三个量子数取值相互制约：

1)主量子数n的物理意义：

n的取值：n=1,2,3，4……∞,

意义：表示核外的电子层数并确定电子到核的平均距离；确定单电子原子的电子运动的能量。

n = 1，2，3，4, ……∞，对应于电子层K，L，M，N, ···具有相同n值的原子轨道称为处于同一电子层。

2)角量子数ι:

ι的取值：受n的限制，ι= 0,1,2……n-1 (n个)。

意义：表示亚层，确定原子轨道的形状；对于多电子原子，与n共同确定原子轨道的能量。…

ι的取值： 1 ， 2 ， 3 ， 4

电子亚层：s, p, d, f……

轨道形状：球形纺锤形梅花形复杂

图3－1

3)磁量子数m:

m的取值：受ι的限制，m=0 ,±1,±2……±ι(2ι+1个) 。

意义：确定原子轨道的空间取向。

ι=0，m=0，s轨道空间取向为1；

ι=1, m=0 ,±1，p轨道空间取向为3；

ι=2, m=0 ,±1,±2 , d轨道空间取向为5；

……

n ，ι相同的轨道称为等价轨道。

s 轨道有1个等价轨道，表示为：

p 轨道有3个等价轨道，表示为：

d 轨道有5个等价轨道，表示为：

……

一个原子轨道是指n 、ι、m 三种量子数都具有一定数值时的一个波函数Ψ（n,ι,m ），例如Ψ(1,0,0)代表基态氢原子的波函数。

n 、ι、m 取值合理才能确定一个存在的波函数，亦即确定电子运动的一个轨道。

n 、ι、m 的取值与波函数：

n=1(1个), ι=0,m=0, Ψ(1,0,0)

n=2（4个）, ι={(2,1,-1)(2,1,1),(2,1,0),(2,0,0),,1,00,,

10ψψψψ±==m m n=3(9个), ι={)2,2,3(),2,2,3()1,2,3()1,2,3()0,2,3()1,1,3(),1,1,3(),0,1,3()

0,0,3(2,1,01,00,,

,210-ψψ-ψψψ-ψψψψ±±=±==m m m n=4(16个)

……

波函数Ψ数目＝n 2

在一个确定的原子轨道下，电子自身还有两种不同的运动状态，这由m S 确定.

4)自旋量子数m s ：

m s 的取值：m s ={2121

-+

意义：代表电子自身两种不同的运动状态(习惯以顺、逆自旋两个向形容这两种不同的运动状态,可用↑↑ 表示自旋平行,↑↓表示自旋反平行。

这样n 、ι、m 、m S 四个量子数确定电子的一个完整的运动状态,以Ψ（n,ι,m, m S ）表示。

例：Ψ(1,0,0,+21),Ψ(1,0,0,-21) ，Ψ(2,1,1,+2

1) ，Ψ(2,1,1, -2

1) 等等。

3.原子核外电子分布三原则

（1）泡利不相容原理：一个原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子.

因为同一个轨道的电子，n 、ι、m 三个量子数已相同，第四个量子数m s ={2121

-+ 必不相同

由此可得出:一个原子轨道中最多能容纳自旋向相反的两个电子。表示为：

根据每层有n 2个轨道，每个轨道最多能容纳两个电子，由此可得出每一层电子的最大容量为2 n 2。

（2）最低能量原理：电子总是尽先占据能量最低的轨道。

电子依据轨道近似能级图由低到高依次排布。轨道近似能级图为:

7s……

6s 4f 5d 6p

5s 4d 5p

4s 3d 4p

3s 3p

2s 2p

1s

（3）洪特规则：在n 和ι值都相同的等价轨道中，电子总是尽可能分占各个轨道且自旋平行。 如2p 3:

洪特规则特例：当电子的分布处于全充满、半充满或全空时，比较稳定。

全充满: p 6或d 10或f 14

↑

↑ ↑

半充满: p3或d5或f7

全空: p0或d0或f0

例如, 24Cr 1S22S22P63S23P63d54S1, 半充满比较稳定。

Ｃu 1S22S22P63S23P63d104S1, 全充满比较稳29

定。

(4)核外电子分布式：

原子的核外原子的离子的核外离子的

电子分布式外层电子分布式电子分布式外层电子分布式

（价电子构型）

1s22s22p63s1 3s1 Na

11

Na+:1s22s22p62s22p6

S

161s22s22p63s23p4 3s23p4 S2-:1s22s22p63s23p63s23p6

Fe

261s22s22p63s23p63d64S23d64s2 Fe3+:1s22s22p63s23p63d5 3s23p63d5

Cr 1S22S22P63S23P63d54S13d54S124Cr3 24

＋:1S22S22P63S23P63d3 3S23P63d3

Ｃu 1S22S22P63S23P63d104S13d104S1 29Ｃu2 29

＋:1S22S22P63S23P63d9 3S23P63d9

根据电子的排布，还可判断出轨道中未成对电子的数目。

例：根据Fe 原子的价电子构型3d 64s 2 ，判断其轨道图中，未配对的电子数。

3d 6 4s 2

可见未成对电子数为 4。

(3)原子、离子的电子式及分子结构式

电子式:在元素符号围用小黑点(或×)来表示原子或离子的最外层电子的式子。例如:

H. Na. .Mg. .Ca. :C:

分子结构式：用“—”代表一对共用电子对的分子式。例如:

N ≡N ，O=C=O ，Cl-Cl ，H —Cl

3.1.4气体定律

1.理想气体状态程 PV = nRT

式中 P: 压力, Pa;( 1 atm = 1.01×105 Pa ; 1 atm = 760毫米汞柱)

V: 体积, m 3;(1 m 3 =103L)

T: 绝对温度, K ；

n: 摩尔数, mol;

R: 气体常数, R ＝8.314JK -1mol -1 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑↑↓

注意:若压力单位为“kPa ”,体积单位对应使用升“L ”. ⑴当n 一定时，P 、V 、T 变则有

222111T V P T V P = ⑵n,T 一定时，P 1V 1＝P 2V 2

⑶n,P 一定时，2112T V T V =

⑷T ，P 一定时，21

21

V V n n = ⑸PV ＝RT M m ，ρ=V m ，

P ＝RT M ρ

，M ＝P RT PV mRT ρ=

式中

m: 质量 ,克;

M: 摩尔质量, g/mol ；

ρ:气体密度,g/ m 3;

实际气体在高温低压下，接近理想气体。

例1：已知在1.0×105Pa ，27O C 时，0.6克的某气体占0.5升,试求此气体的分子量.

解: m=0.6g ,T =273+27=300K ,V=0.5升=0.5×10-3 m 3, 据理想气体状态程M ＝mol g PV mRT /93.2910

5.0100.1300314.8

6.035=?????=- 例2.已知10 O C 时,水的蒸汽压为1.227kPa,在10 O C 、101。3 kPa 下，于水面上收集到1.5L 某气体,则该气体的物质量为多少mol?

解:

)(1038.6)10273(314.85.1)227.133.101(2mol RT PV n -?=+??-==