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1、普通化学复习资料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(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，称为一个原子轨道。(2)概率密度（几率密度）：2表示微观粒子在空间某位置单位体积内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(2)分布规
2、律的图形。黑点较密的地方,表示电子出现的概率密度较大,单位体积内电子出现的机会较多。(4)四个量子数:波函数由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: 的取值：受n的限制，= 0,1,2n-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。 的取值： 1 ， 2 ， 3 ， 4电子
3、亚层： s, p, d, f 轨道形状： 球形 纺锤形 梅花形 复杂图31 3) 磁量子数m: m的取值：受的限制， m=0 ,1,2(2+1个) 。意义：确定原子轨道的空间取向。 =0， m=0， s轨道空间取向为1； =1, m=0 ,1， p轨道空间取向为3； =2, m=0 ,1,2 , d轨道空间取向为5；n，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、m三种量子数都具有一定数值时的一个波函数（n,m），例如(1,0,0)代表基态氢原子的波函数。 n、m取值合理才能确定一个存在的波函数，亦
4、即确定电子运动的一个轨道。n、m的取值与波函数：n=1(1个), =0,m=0, (1,0,0)n=2（4个）, =n=3(9个), = n=4(16个) 波函数数目n2 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mS确定.4)自旋量子数ms： ms的取值：ms= 意义：代表电子自身两种不同的运动状态(习惯以顺、逆自旋两个方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、m、mS四个量子数确定电子的一个完整的运动状态,以（n,m, mS）表示。 例：(1,0,0,+),(1,0,0,-) ，(2,1,1,+) ，(2,1,1, -) 等等。 3.原子
5、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、m三个量子数已相同，第四个量子数ms= 必不相同由此可得出:一个原子轨道中最多能容纳自旋方向相反的两个电子。表示为：根据每层有n2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 n2。（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:7s6s 4f 5d 6p5s 4d 5p4s 3d 4p3s 3p2s 2p1s（3）洪特规则：在n和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2
6、p3: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: p6或d10或f14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。29u 1S22S22P63S23P63d104S1, 全充满比较稳定。 (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+:1s22s22p6 2s22p6 1s22s22p63s23p4 3s23p4 S2-:1s22s22p63s23p6 3
7、s23p6 1s22s22p6 3s23p63d64S2 3d64s2 Fe3+:1s22s22p63s23p63d5 3s23p63d524Cr 1S22S22P63S23P63d54S1 3d54S1 24Cr3:1S22S22P63S23P63d3 3S23P63d329u 1S22S22P63S23P63d104S1 3d104S1 29u2:1S22S22P63S23P63d9 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3d64s2 ，判断其轨道图中，未配对的电子数。 3d6 4s2 可见未成对电子数为 4。(3)原子、离子的电子
8、式及分子结构式电子式:在元素符号周围用小黑点(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:NN，O=C=O，Cl-Cl ，HCl 3.1.4气体定律1.理想气体状态方程 PV = nRT式中 P: 压力, Pa;( 1 atm = 1.01105 Pa ; 1 atm = 760毫米汞柱)V: 体积, m3;(1 m3 =103L)T: 绝对温度, K；n: 摩尔数, mol;R: 气体常数, R8.314JK-1mol-1 注意:若压力单位为“kPa”,体积单位对应使用升“L”. 当n一定时，P、
9、V、T变则有 n,T一定时，P1V1P2V2 n,P一定时， T ，P一定时， PV，=，P，M 式中m: 质量 ,克;M: 摩尔质量, g/mol； :气体密度,g/ m3;实际气体在高温低压下，接近理想气体。例1：已知在1.0105Pa，27OC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=0.510-3 m3,据理想气体状态方程M例2.已知10 OC时,水的蒸汽压为1.227kPa,在10 OC、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:2.分压定律分压：气体混合物中每一
10、种气体的压力，等于该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。道尔顿分压定律:适于各组分互不反应的理想气体。1)气体混合物总压力等于混合物中各组分气体分压的总和。 P总PAPB2)混合气体中某组分气体的分压，等于总压力乘以该组分气体的摩尔分数。 Pi=iP总 PA= 分压定律可用来计算混合气体中组份气体的分压、摩尔数或在给定条件下的体积。例：有一混合气体（N2、CO2、O2）其总压力为101.325kPa，此气体的组成为：N225%、CO215%、O260%（体积百分比），试计算混合气体中各组分的分压。解：PN2 =P总摩尔分数P总体积分数101.32525%=25.33kPa；PCO2
11、= 101.32515%=15.20kPa；PO2 = 101.32560%=60.80kPa；3.2.1溶液浓度1.质量分数(%)% 2.物质的量浓度(C) ,mol.dm3 3.质量摩尔浓度(m) ,mol.kg-1 4.摩尔分数(x) 3.2.2稀溶液的通性1.溶液的蒸汽压下降（1）蒸汽压（饱和蒸汽压）P0：在一定温度下，液体和它的蒸汽处于平衡时，蒸汽所具有的压力。试验现象: 一封闭钟罩中放一杯纯水A和一杯糖水B，静止足够长时间发现,A杯变成空杯，B杯中水满后溢出。此试验证明:溶液的蒸汽压总是低于纯溶剂的蒸汽压，其差值称为溶液的蒸汽压下降（P）。2）拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发的非电
12、解质稀溶液的蒸汽压下降（P）和溶质（B）的摩尔分数成正比。 P=（2）溶液的的沸点上升和凝固点下降1）沸点：液相的蒸汽压等于外界压力时的温度。2）凝固点：液向蒸汽压和固相蒸汽压相等时的温度。3）汽化热：恒温恒压下，液态物质吸热汽化成气态，所吸收的热量称为汽化热。试验证明:溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点；溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点。利用凝固点下降的原理,冬天可在水箱中加入乙二醇作为防冻剂。4）拉乌尔定律：难挥发非电解质稀溶液的沸点上升（Tb）和凝固点下降（Tf）与溶液的质量摩尔浓度（m）成正比。Tb=kbm Tf=kfmkb: 溶剂的摩尔沸点上升常数;kf: 溶剂的摩尔凝固点下降常数.拉乌尔定律可用来计算溶液的沸点、凝固点或溶质的摩尔质量。例：将18.0g葡萄糖C6H12O6溶于100.0g水中,计算此溶液的凝固点和沸点。解：葡萄糖的摩尔质量为180.0g,其质量摩尔数浓度为:;水的摩尔沸点上升常数kb=0.52Tb=kbm =0.521.000=0.52OC; 因此溶液的沸点为:100+0.52=100.52 OC;水的凝固点下降常数kf=1.85,Tf=kfm=1.851.000=1.85 OC; 因此溶液的凝固点为:0-1.85=-1.85
