无机化学复习 龚孟濂 SEN U 灣与北 中山大学 化学与化学工程学院 EM S
无 机 化 学 复 习 龚 孟 濂 中山大学 化学与化学工程学院
目录 无机化学基本原理 基础无机化学的理论框架 原子结构与元素周期表 化学键理论与分子结构 四.晶体结构 五.化学热力学初步 (-)反应热效应计算(△Hmn) (二)反应自发性(△Gm,E) (三)反应极限K 四)热力学函数、三大定律与热力学图形 六.反应动力学初步 七酸碱平衡 八.沉淀-溶解平衡 九.配合物与配位平衡 十.氧化还原反应与电化学
目 录 ◼ 无机化学基本原理 ◼ 一. 基础无机化学的理论框架 ◼ 二. 原子结构与元素周期表 ◼ 三. 化学键理论与分子结构 ◼ 四. 晶体结构 ◼ 五. 化学热力学初步 ◼ (一) 反应热效应计算(△rHm ) ◼ (二) 反应自发性(△rGm , ) ◼ (三) 反应极限(K) ◼ (四) 热力学函数、三大定律与热力学图形 ◼ 六. 反应动力学初步 ◼ 七. 酸碱平衡 ◼ 八. 沉淀-溶解平衡 ◼ 九. 配合物与配位平衡 ◼ 十. 氧化还原反应与电化学
目录(续) 元素无机化学 第1章卤素 第2章氧族元素 第3章氮族元素 ■第4章碳族元素 第5章硼族元素 ■第6章铜、锌分族 第7章d区过渡元素
目 录 (续) 元素无机化学 ◼ 第1章 卤 素 ◼ 第2章 氧族元素 ◼ 第3章 氮族元素 ◼ 第4章 碳族元素 ◼ 第5章 硼族元素 ◼ 第6章 铜、锌分族 ◼ 第7章 d 区过渡元素
无机化学基本原理 、基础无机化学的理论框架 元素周期律(微观、宏观) 物质结构原理微观)热力学、动力学原理(宏观) 原子结构分子结构晶体结构反应过程能反应自发性反应限度反应速率反应机理 量变化△H△G、EK(4大化学平衡)v 性质 制备 应用
无机化学基本原理 一、基础无机化学的理论框架 ◼ 元 素 周 期 律（微观、宏观） ◼ 物质结构原理(微观) 热力学、动力学原理(宏观) ◼ 原子结构 分子结构 晶体结构 反应过程能 反应自发性 反应限度 反应速率 反应机理 ◼ 量变化△rH △rG、 K(4大化学平衡) v ◼ ◼ 性 质 ◼ ◼ 制 备 应 用
二、原子结构与元素周期表 习线索 彩虹(天然连续光谱)→实验室连续光谱 氢原子发射光谱(线状光谱) 玻尔原子结构理论(电子能量量子化,经典电磁理论对微观世界失效) 光子和实物粒子的“波粒二象性” 波动性一衍射、干涉、偏振 微粒性一能量、动量、光电效应、实物发射或吸收光 测不准原理(经典力学对微观世界失效) →量子力学(描述微观粒子运动规律的新理论)对核外电子运动状态的描 述— Schrodinger(薛定谔)方程。 V2Y +8 'm/h2(E-vY=0 V=02/ax2+02/y2+a2lz(拉普拉斯算符) V:势能函数. →4个量子数及波函数图形(重点:角度分布图、径向分布函数图) →原子轨道能级 核外电子排布规则→元素原子基态电子排布→元素单质及化合物性质 元素周期律→元素周期表
二、原子结构与元素周期表 学习线索： ◼ 彩虹（天然连续光谱）→实验室连续光谱 ◼ → 氢原子发射光谱（线状光谱） ◼ →玻尔原子结构理论（电子能量量子化，经典电磁理论对微观世界失效） ◼ →光子和实物粒子的“波粒二象性” 波动性 — 衍射、干涉、偏振… 微粒性 — 能量、动量、光电效应、实物发射或吸收光… ◼ → 测不准原理（经典力学对微观世界失效） ◼ →量子力学（描述微观粒子运动规律的新理论）对核外电子运动状态的描 述 — Schrödinger（薛定谔）方程。 2 + 8 2m / h2 (E – V) = 0 2 = ∂2 /∂x2 + ∂2 /∂y2 + ∂2 /∂z2 （拉普拉斯算符） V : 势能函数. ◼ → 4个量子数及波函数图形（重点：角度分布图、径向分布函数图） ◼ → 原子轨道能级 ◼ → 核外电子排布规则 → 元素原子基态电子排布→ 元素单质及化合物性质 ◼ → 元素周期律 → 元素周期表
二、原子结构与元素周期表(续) (-)4个量子数n、l、m(或m)、m 取值及物理意义: n=1,2,3,4,5,6,或 (n-1)共n个值(对每个n值) m=0,±1,l共(2l+1)个值 (对每个l值) m=±1/2 (对每组合理的n、l、m值)
二、原子结构与元素周期表（续） （一）4个量子数n、l、m (或ml )、mS 取值及物理意义： n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 或 7. ◼ l = 0, 1, … (n-1) 共n个值 (对每个n值) ◼ m = 0, ±1, …±l 共(2 l +1)个值 （对每个l 值） ◼ mS = ±1/2 （对每组合理的n、l、m值）
(二)与波函数有关的图形 空间波函数vnm(r:0,g) MLm, 8, o)=Rn(riMe, 空间波函数径向部分角度部分 3参数3自变量2参数1自变量2参数2自变量
（二）与波函数有关的图形 ◼ 空间波函数ψn, l, m ( r,θ,φ) n, l, m(r, , ) = Rn, l (r) Yl, m(, ) 空间波函数 径向部分 角度部分 3参数3自变量 2参数1自变量 2参数2自变量
①角度分布图(重点) m(,9)-,9 用于判断能否形成化学 键及成键的方向(分子 结构理论:价键理论、 杂化轨道理论、分子轨 道理论) 88 波函数(原子轨道)的 角度分布图(剖面图)
①角度分布图 (重点) Y l, m (θ,φ) -θ,φ ◼用于判断能否形成化学 键及成键的方向（分子 结构理论：价键理论、 杂化轨道理论、分子轨 道理论） ◼波函数(原子轨道)的 角度分布图(剖面图)
②径向部分图形Rn1(r)-r 表示波函数径向部分随r的变化。 0.2 R 0.15 0.1 0.05 4 35 Distance from nucleus/atomic units
②径向部分图形R n, l (r) – r 表示波函数径向部分随r的变化
电子云|y|2 ①角度分布图 Y2l,m(0,q)-0,q ②径向密度分布图R2n,l() ③空间分布图综合①、②|y|2-r;0,q ④径向分布函数图D(r)-r(重点) D()=4丌rR2n,1(r)(重点) (钻穿效应→原子轨道能级高低)(见下页) ⑤等密度面图 ⑥界面图 重点:波函数角度分布图和电子云径向分布函 数图
电子云 |ψ | 2 ◼ ①角度分布图 Y 2 l, m (θ,φ) -θ,φ ◼ ②径向密度分布图 R2 n, l (r) - r ◼ ③空间分布图综合①、② |ψ | 2 – r,θ,φ ◼ ④径向分布函数图 D(r) - r (重点) D(r) = 4 r 2R2 n, l (r) (重点) (钻穿效应→ 原子轨道能级高低) (见下页) ◼ ⑤等密度面图 ◼ ⑥界面图 ◼ 重点：波函数角度分布图和电子云径向分布函 数图