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1、工程化学教案教学目标：1 .使同学们学到和工程技术相关的化学原理：(1) .物质结构的基本原理原子，分子，晶体的结构配位化合物的结构表面活性剂的结构(2) .化学反应中的能量变化化学反应的热效应化学反应的方向性化学平衡化学反应速度(3) .化学反应的基本原理酸碱反应和同离子效应沉淀反应和沉淀的溶解度配合反应和配合物的稳定性氧化还原反应和电化学2 .使同学们初步认识化学原理在工程技术实际中的应用(1) .物质结构对材料性能的影响(2) ).表面活性剂的应用(3) ).同离子效应和缓冲溶液的应用(4) .沉淀反应和配合反应在水处理中的应用(5) .电化学原理和金属腐蚀及其防止(6) .电化学原理在
2、电解加工中的应用(7) .化学反应在材料防护，环境保护和能源开发中的应用教学形式：1 .理论课32课时2 .实验课16课时总计48课时考核方法：1 .课下作业成绩3.结课论文成绩实验课成绩4.期末考试成绩第一章物质的结构和聚集状态1.1 原子的结构和元素的金属性和非金属性基本要求：1 波函数（原子轨道）和概率密度（电子云）的含义；2四个量子数描述电子的运动状态；3基态原子核外电子的分布式和价层电子构型，简单阳离子的电子分布式，外层电子构型的书写；4元素价层电子构型与在元素周期表中所处位置的关系；5原子半径、电离能、电负性的周期性与元素金属性非金属性的递变。重点:基态原子核外电子的分布式和价层电
3、子构型,元素在周期表中的位置；难点:四个量子数描述电子的运动状态一原子核外电子的运动状态1 .电子的运动特性能量的量子化电子具有一定的能量，处于一定的能级（n）n=1,2,3,4,能级的能量顺序：n=ln=2n=3n=4,电子所处的最低能态称为基态，高于基态的能态为激发态，电子吸收能量可以从基态跃迁到激发态从激发态回到低能态时，电子放出能量以单色光的形式出现，可形成光谱.（例如氢原子光谱），谱线的波长（入）互相间隔，不连续.由AE=hv,入=c/v可知，电子在能级间跃迁吸收或放出的能量（AE）是一份一份的，不连续的，是基态能量的整数倍，电子运动中能量的不连续性称为量子化波粒二象性电子具有质量（
4、m），速度（v）,因此电子运动具有粒子性，电子质量非常小，速度非常快（光速），因此电子运动可形成波（例如电子和光一样可发生衍射现象）所以电子运动具有波粒二象性出现的统计性由于电子质量小，速度快，因此不能确切测知某一电子在某时刻的位置，电子出现的规律需通过在某区域出现的几率大小来认识，所以核外电子的运动并不象宏观物体那样具有确定的轨道，原子轨道应看作是电子运动形成的几率波2 .核外电子运动状态的描述波函数（原子轨道）和概率密度（电子云）原子核外电子处于一定的能级，其运动状态与形成的概率波（原子轨道）密切相关，如果把原子轨道看作概率波，可用波函数巾（x,y,z）描述，山（x,y,z）可通过薛定鳄（
5、Schrodinger）方程式求得.波函数可认为就是原子轨道波函数（原子轨道）的图形称为角度分布图巾2称为概率密度，将核外电子出现几率密度最大的区域用图像描绘，就是电子云电子云的图像即电子云角度分布图.波函数和量子数因为原子轨道的能量是量子化的，因此可以通过一系列相关的量子数描述原子轨道（即波函数山）.巾（x,y,z）可变换为巾（r,8,小），r与能级相关,而8,6与电子运动的角速度相关，因此，也可用量子数n,L,m来描述.n:主量子数（能级），n=1,2,3,4,、规定轨道能量；1:角量子数（亚层），L=0,l,2,3,（n-1）,规定轨道图像;亚层符号：s,p,d,f,m:磁量子数（轨道）
6、，m=0,l,2,3,土L,规定轨道方向;n,L,m之间的关系：n决定L的数目，从而决定该能级亚层的数目n=1,L取一个值，即L=0,（1s亚层）n=2,L可取二个值，L=0,（2s亚层）L=1,（2p亚层）n和L共同决定轨道的能量：n的能量顺序：n=ln=2n=3n=4L的能量顺序：L=0L=1L=2L=3即：nsnpndnfL决定m的数目，从而决定轨道的数目L=0,m取一个值，m=0（一个s轨道）L=1,m取0,+1,-1三个值（三个p轨道）L=2,m取0,+1,1,+2,2五个值（五个d轨道）若n和L已确定，即能量已确定，不同的m值只区分轨道在空间不同的伸展方向，不影响轨道的能量.例如上
7、述三个p轨道px,py,pz能量相同，五个d轨道能量相同n,L,m的组合可描述各种原子轨道.n和L的组合可以确定能级和亚层，n,L,m的组合才能确定原子轨道例如：n=l,L=0:Is亚层n=l,L=0,m=0:Is轨道符号3p用量子数表示为：n=3,L=1符号PPx用量子数表示为n=3,L=l,m=0符号3Py用量子数表示为n=3,1=1,m=+1符号PPz用量子数表示为n=3,L=l,m=ln,L,m组合确定的原子轨道nLm轨道轨道总数(n2)1001s1002s210,+1,T2Px,2Py,2Pz4003s310,+1,T3Px,3Py,3Pz920+1,-1,+2,-23d的五个轨道0
8、04s10,+1,T4Px,4Py,4Pz420,+1,-1,+2,-24d的五个16轨道30,+1,-1,+2,-2,4f的七个+3,-3轨道(3)用四个量子数描述电子的运动状态处于原子轨道中的电子，其自旋有顺时针，反时针二个方向，可用自旋量子数ms描述，ms取值为：+1/2或1/2.故每一个轨道中最多能容纳二个电子，且自旋相反.处于定轨道中的电子，其运动状态可用四个量子数的组合来描述.电子运动状态nLmms1s2100+1/2-1/21S2100+1/2100-1/2210+1/2210-1/22p621+1+1/221+1-1/221-1+1/221-1-1/2320+1/2320-1/
9、232+1+1/232+1-1/23d10132-1+1/232-1-1/232+2+1/232+2-1/232-2+1/232-2-1/2各能级中的轨道总数为n2,可容纳的电子总数为2n2.二.基态原子核外电子的分布和元素的金属性和非金属性1.核外电子的分布式和价层电子构型.核外电子分布原理：I.能量最低原理：能级顺序（能级组）1s2s2P3s3p4s3d4P5s4d5p6s4f5d6P4s3d, 5s4d,6 s 4 f属于能级交错现象.n .泡利不相容原理每个轨道最多容纳2个自旋相反的电子，每个原子中不可能存在全相同(运动状态完全相同)的二个电子.m .洪特规则在同一亚层中，电子将尽可能
10、单独占不同的等价轨道，且自旋平行.例如：三个电子在三个p轨道中的分布方式如下图所示：四个量子数完np(2).核外电子分布式，价电子构型及元素在周期表中的位置按能级组顺序排列电子按主量子数的顺序书写核外电子分布式例如：iiNaIs22s22P63sl电子分布式为：Is22s22P63sl26FeIs22s22P63s23P64s23d6电子分布式为：Is22s22P63s23P63d64s224CrIs22s22P63s23P64sl3d5电子分布式为：Is22s22P63s23P63d54sl（半充满稳定态）29CuIs22s22P63s23P64sl3d1电子分布式为：Is22s22P63s
11、23P63d104sl（全充满稳定态）主族元素（A）,价电子构型：ns2,ns2npi-6副族元素（B）,价电子构型：（n1）dI。nsI原子结构和元素在元素周期表中的位置儿系核外电子分布式价层电子构型周期族区11NaIs22s22P63sl3si二IAs16SIs22s22P63s23P43s23P4二VIAP24CrIs22s22P63s23P63d54si3d54sl四VIBd26FeIs22s22P63s23P63d64s23d64s2四Vffld29CuIs22s22P63s23P63d14sl3d104s1四IBds简单阳离子的电子分布式，外层电子构型阳离子核外电子分布式外层电子构
12、型Na+1S22s22P62s22P6Cr3+1S22s22P63s23P63d33s23P63d3Fe2+Is22s22P63s23P63d63s23P63d6Fe3+1S22s22P63s23P63d53s23P63d52.元素的金属性和非金属性及其递变规律从元素周期表中看出，元素分为金属元素和非金属元素，金属约占4/5,非金属1/5.金属原子容易失去电子变为阳离子，越容易失去电子，金属性越强；非金属原子容易得到电子变成阴离子，越容易得到电子，非金属性越强.金属元素分布于s区（IA,HA）和p区mA,IVA的部分元素以及全部d区（田BVffl）,dsK（IB,HB）,f区的元素.元素金属性
13、非金属性的强弱和原子半径，核电荷数，价层电子数有关，可用电负性加以比较.电负性（X）是指元素原子与其他原子结合时吸引电子的能力.非金属元素电负性越大，非金属性越强，指定非金属性最强的氟（F）电负性X=4.0,金属元素电负性越小，金属性越强，最活泼的金属葩（Cs）电负性才等于0.7.有效核电荷数增大，原子半径减小，电负性增大同一周期自左向右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强电子层数增加，原子半径增大，电负性减小同族自上而下,金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱主族元素有效核电荷数，原子半径，电负性递变幅度较大，因此金属向非金属过渡明显；副族元素上述变化幅度较小，因此，金属性递变缓慢，金系元素（希土金属）变化幅度更小，因此这些元素性质极其相似，以致于很难分离. 1 .2共价键，分子的结构，分子间作用力基本要求：1 共价键的本质、特征、类型；2杂化轨道的类型和分子空间几何构型的关系；3共价键的极性和分子的极性的区别；4分子间力（范德华力）和氢键对物质性质的影响：重点:共价键的本质、特征、类型，分子的空间几何构型和极性；难点:杂化轨道的类型和分子空
