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、2)分布规律的图形。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
3、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 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
4、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）, = (2,1-),(2,10),10mn=3(9 个), = )2,3(),(,2n=4(16 个)波函数 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 mS确定.4)自旋量子数 ms： ms的取值：m s= 21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、m S四个量子数确定电子的一个完整
5、的运动状态,以 （n,m, m S）表示。例：(1,0,0,+ ),(1,0,0,- ) ，(2,1,1,+ ) 212121，(2,1,1, - ) 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、m 三个量子数已相同，第四个量子数 ms= 必不相同21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
6、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 2p3: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 d10或 f14半充满: p 3或 d5或 f7全空: p 0或 d0或 f0例如, 24Cr 1S22S22P63S23P63d54S1 , 半充满比较稳定。29u 1S 22S22P63S23P63d104S1, 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
7、电子分布式 外层电子分布式（价电子构型） 1s22s22p63s1 3s1 Na1Na+:1s22s22p6 2s22p6 1s22s22p63s23p4 3s23p4 S2-S16:1s22s22p63s23p6 3s23p6 1s22s22p6 3s23p63d64S2 3d64s2 Fe26Fe3+:1s22s22p63s23p63d5 3s23p63d524Cr 1S22S22P63S23P63d54S1 3d54S1 24Cr3 :1S22S22P63S23P63d3 3S23P63d329u 1S22S22P63S23P63d104S1 3d104S1 29u 2 :1S22S22
8、P63S23P63d9 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 at
9、m = 760 毫米汞柱)V: 体积, m 3;(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 、 V、T 变则有 21TVPn,T 一定时，P 1V1P 2V2n,P 一定时， 21TT ，P 一定时， 21VnPV ，= ，RTMmP ， M PRT式中m: 质量 ,克;M: 摩尔质量, g/mol； :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 1.0105Pa，27 OC 时，0.6 克的某气体占 0.5升,
10、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 olgPVmRT/9.2105.3486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: )(1038.6)1027(34.85.10( 2molRTPVn 2.分压定律分压：气体混合物中每一种气体的压力，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
11、组分气体分压的总和。P 总 P AP B2)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=总总ni 总总 Vnii 总总Vi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（N 2、CO 2、O 2）其总压力为101.325kPa，此气体的组成为：N 225%、CO 215%、O 260%（体积百分比） ，试计算混合气体中各组分的分压。解：P N2 =P 总 摩尔分数P 总 体积分数101.32525%=25.33kPa；PCO2 = 101.32515%=15.20kPa；PO2 = 101.32560%=6
12、0.80kPa；3.2.1 溶液浓度1.质量分数(%) % 10)(g溶 液 的 质 量 ）溶 质 的 质 量 （2.物质的量浓度(C) ,mol.dm3 ）溶 液 的 体 积 （ ）溶 质 的 物 质 的 量 （ 3dmol3.质量摩尔浓度(m) ,mol.kg-1 ）溶 剂 的 质 量 （ ）溶 质 的 物 质 的 量 （ kgl4.摩尔分数(x) )()molmol溶 剂 的 物 质 的 量溶 质 的 物 质 的 量 （ ）的 量 （溶 质 （ 或 溶 剂 ） 的 物 质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）P 0：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
