2005级医学部“普通化学”课程 期中考试安排 时间：10月30日（周日）晚上7：00～9：00 座位安排： 理教203 理教217 班 级 地 点 人 数(287) 备 注 基础 临床1班1～38号 理教201 39＋38＝77 理教201座位180人 临床2班 临床4班 理教203 20＋55＝75 理教203座位180人 临床5班 口腔 理教207 47＋41＝88 理教207座位180人 临床1班 40～66号 临床3班 理教217 27＋20＝47 理教217座位130人 注意事项： 1 提前10分钟到场； 2 可带计算器（不能有文字存储等功能），不用带草稿纸。书包等物品要放到前面讲台； 3 隔行、前后对直就座，将学生证放到右前方； 4 听从监场老师指挥，有事请举手。

《普通化学》课程的主要内容 物质的形态与结构 物 质 的变化规律 物质的制备与性质 化学热力学 化学动力学 酸碱平衡 沉淀平衡 氧化还原 物 质 的变化规律 物质的制备与性质 化学热力学 化学动力学 酸碱平衡 沉淀平衡 氧化还原 络合平衡 气液固体 原子结构 分子结构 晶体结构 元素通论 s,ds区元素 p区元素 d区元素 f区元素 教材:《普通无机化学》，北京大学出版社

第一章 小结 一、理想气体状态方程 1 理想气体的概念 2 PV = nRT 的运用、R 的取值 3 密度和摩尔质量的计算 第一章 小结 一、理想气体状态方程 1 理想气体的概念 2 PV = nRT 的运用、R 的取值 3 密度和摩尔质量的计算 PV = (m/M) RT， r = (PM)/(RT) 二、Dolton 分压定律（混合气体） PA = (nA/ n总)Ｐ总 (T,V 不变） VA= V总 (PA/Ｐ总)（T, P一定） P总V分 = P分V总 = n分RT 三、临界温度(Tc), 临界压力(Pc), 气液平衡 lg (p2 / p1 )= Hvap/2.303R [(T2 – T1)/T2 · T1] （R与H的单位要一致） 四、质量浓度和体积浓度等（M和r是换算的条件）

第二章 小结 主要目的：化学反应方向的判断 1. 基本概念: 状态函数、标准状态、封闭体系等。 2. H: 第二章 小结 主要目的：化学反应方向的判断 1. 基本概念: 状态函数、标准状态、封闭体系等。 2. H: 定义, 热力学第一定律，测量 (等压热效应、等容热效应），计算（Hess 定律、 、键焓），应用等。 3. S : 定义、 、热力学第三定律，计算、热力学第二定律、S 的应用等。 4. G: G-H方程， G与化学反应的方向。

化学反应方向的判据（非标态任意指定温度下） GT < 0 = 0 > 0 正向自发 平衡 正向非自发 特例：(1) 标态、298 K时, 查表 (2) 标态、任意指定温度下, 计算： Q/K < 1 , Q < K = 1 , Q = K > 1 , Q > K < –40 kJ/mol > +40 kJ/mol 二者之间时，用GT 或Q/K 判断 K  10+7  10–7

化学反应的限度 K 反映了在给定温度下，反应的限度。 K值大，反应容易进行。 一般认为， （1） K  10+7 反应彻底 反应程度受浓度、压力、等条件的影响。可通过实验条件促进平衡的移动。

化学反应的限度 （小结） 中心是平衡常数 K 1. 表达式， K 与 Q 的异同； 平衡状态与起始状态 2. K 的计算: 3. K 的应用 化学反应的限度 （小结） 中心是平衡常数 K 1. 表达式， K 与 Q 的异同； 平衡状态与起始状态 2. K 的计算: ① 实验法； ②热力学计算 ③多重平衡中K 的计算 3. K 的应用 ① 反应限度的判断； ② 物质浓度或分压的计算

参考进度表 周 第一次 第二次 讲课内容(学时数) 1 绪论(1) 气、液(1) 气、液(1) 方向(1) 2 方向(2) 绪论(1) 气、液(1) 气、液(1) 方向(1) 2 方向(2) 方向(1) 限度(1) 3 限度(2) 限度(1) 习题 (1) 4 酸碱(2) 酸碱(2 ) 5 放假 6 沉淀溶解(2) 沉淀溶解(1) 氧化还原(1) 7 氧化还原(2) 8 习题(2) 考试(2) 9 原子结构(2) 10 分子结构(2) 11 配合物(2) 12 习题 (2) 13 s区、ds区(2) s区、ds区(1) p区 (1) 14 p区 (2) 15 d区(2) 16 17 习题（2） 总结（2） 参考进度表

推荐读物： 约翰•格里宾，《双螺旋探秘—量子物理学与生命》 上海科技教育出版社，2001年。(第4章，量子物理学) John Gribbin, In search of the Double Helix: Quantum Physics and Life, 1985. “生物是由无生命的分子组成的。当这些分子被分离出来并逐个加以考察时，它们符合所有描述无生命物质行为的物理和化学定律。”(Albert Lehninger)

Learn each other Chemistry should learn from Physics; Physics should learn from Mathematics; Mathematics should learn from Philosophy; Philosophy should learn from Biology; Biology should learn from Chemistry.

第七章 原子结构（1） 序言、 一、氢原子光谱与Bohr模型 二、微观粒子的运动规律 三、波函数和电子云的空间图象 1 原子的基本结构 2 原子结构的历史回顾 3 现代原子结构学说的实验基础 一、氢原子光谱与Bohr模型 1 氢原子光谱及Balmer实验定律 2 Bohr 模型及其局限性 二、微观粒子的运动规律 1 波粒二象性 2 波函数和电子云 3 四个量子数 三、波函数和电子云的空间图象 1 电子云径向分布图 2 波函数角度分布图

原子结构 Atomic Structure 历史发展 实验基础 基本结构 (自学，普化原理和 atom-a.pdf) Particle Location Charge Mass(amu) Proton Nucleus +1 1.0 Neutron Nucleus 0 1.0 Electron Around nucleus -1 0.00055 关键问题： 原子中的电子及其与化学性质之间的关系

原子(Atom) 电子和原子核：带正电原子核和电子，静电吸引。形成化学键时，电子运动发生改变，原子核不变。 核的结构：带正电质子和不带电中子。质子与中子强吸引作用与质子间静电排斥作用相对抗。Z增加，排斥作用占主导。稳定存在的元素的数目有限。 同位素：质子数相同中子数不同的原子。天然混合同位素组成元素，原子量由比例定。化学性质非常相似。 放射性：不稳定的核因发射高能粒子而分解。Z > 83 (Bi)的元素都具有放射性。许多放射性同位素应用于生化研究及医学诊断。

如何区别、认识不同原子？ 如何解释原子光谱？ （原子中电子？）

连续光谱（自然界）

连续光谱(实验室）

c =  电磁波连续光谱

氢原子光谱（原子发射光谱） 真空管中含少量H2(g)，高压放电， 发出紫外光和可见光 → 三棱镜 → 不连续的线状光谱

一、氢原子光谱与Bohr模型 实验规律 (Balmer, Rydberg) 波数 = 1/ = RH  (1 / 22 – 1/ n2) RH = Rydberg 常数， 为1.0967758 107 (m-1)

经典电磁理论不能解释氢原子光谱： 经典电磁理论： 电子绕核作高速圆周运动， 发出连续电磁波→ 连续光谱， 电子能量↓ → 坠入原子核→原子湮灭 事实： 氢原子光谱是线状（而不是连续光谱）； 原子没有湮灭。

玻尔（N. Bohr）原子结构理论 1913年，丹麦物理学家 N. Bohr提出. E = h

玻尔（N.Bohr）原子结构理论要点 3个基本假设 1.核外电子运动的轨道角动量（L）量子化 （而不是连续变化）： L = nh / 2 (n = 1, 2, 3, 4 …) Planck常数 h = 6.626 10-34 J.s 符合这种量子条件的“轨道”（Orbit）称为“稳定轨道”。 电子在稳定轨道运动时，既不吸收，也不幅射光子。

2. 在一定轨道上运动的电子的能量也是量子化的： （只适用于氢原了或类氢离子 :He, Li2+, Be3+ …) 或: n = 1, 2, 3, 4 …; Z—核电荷数（=质子数）

相应的轨道半径为： r = 52.9 pm = a0（玻尔半径） 原子在正常或稳定状态时，电子尽可能处于能量最低的状态—基态（ground state）。 对于H原了，电子在n=1的轨道上运动时能量最低—基态，其能量为： 相应的轨道半径为： r = 52.9 pm = a0（玻尔半径） *能量坐标： 即 r↗, E↗；r↘, E↘（负值） （ r 电子离核距离） E r

3. 电子在不同轨道之间跃迁（transition）时,会 吸收或幅射光子，其能量取决于跃迁前后两轨道 的能量差： E = h =hc/ 波数 1/ = E/(hc)= B/(hc)  (1 / n12 – 1/ n22) 其中， B/(hc) = 1.0973731 107 (m-1) 与里德堡常数 RH 1.0967758 107 m-1非常相近。 这就解释了氢原子光谱为什么是不连续的线状光谱。

量子化概念 Bohr模型的局限性： 1.只限于解释氢原子或类氢离子（单电子体系）的光谱，不能解释多电子原子的光谱。也不能解释光谱的精细结构。 2. 人为地允许某些物理量（电子运动的轨道角动量和电子能量）“量子化”，以修正经典力学（牛顿力学）。

h = mc2, h/c = mc = P (光子的动量), h/ = P 二、微观粒子的运动规律 1、波粒二象性 1924，法国Louis de Broglie 能量 E = mc2 , E = h h = mc2, h/c = mc = P (光子的动量), h/ = P 微观粒子的动量 P = mv = h/  E, P 粒性 ， 波性   De Broglie关系：  = h / P = h / (mv)

[例]： 子弹，m = 2.5 × 10-2 Kg, v = 300 ms-1; 电子，me = 9.1×10-31 Kg, v = 5.9×10-5 ms-1;   波长： 子弹  = h / (mv) = 6.6×10-34 / (2.5 × 10-2  300) = 8.8  10-35 (m) 可忽略，主要表现为粒性。 电子  = h / (mv) = 6.6×10-34 / (9.1 × 10-31  5.9×10-5) = 12  10-10 (m) = 1.2 nm

电子衍射 “几率波” 1927, 美国 C. Davisson and L. Germar; 1927, 英国 George P. Thomson. (1937, Nobel Prize) (J. J. Thomson, 1906, Nobel Prize, for discovery of electron)

2、波函数（）和 Schrődinger方程 -(h2/82m)(2/x2 + 2/y2 + 2/z2) –(Ze2/r) = E    其中，波函数，反映了电子的波性；m(质量),反映了电子的粒性。

球坐标： x = r sin cos y = y sin sin z = r cos (=0~180, = 0~360)

几率密度（ |  |2 ）：电子在原子空间上某点附近单位微体积内出现的几率。 |  |2 的物理意义： (1926年，德国， Born) |  |2 值大，表明单位体积内电子出现的几率大，即电荷密度大；|  |2 值小，表明单位体积内电子出现的几率小，即电荷密度小。 电子在空间的几率分布，即|  |2 在空间的分布称“电子云”。

波函数以及常数 n、 l、m 电子的运动状态可由Schrődinger方程解得的波函数来描述。为得到合理解，在解Schrődinger方程中，波函数中引入了常数项 n、 l、m，其意义见后，取值范围为： n = 1, 2, 3, …… l = 0, 1, 2, ……n-1 m = 0, 1, 2, …… l ms =  1/2 每种波函数对应于电子的一种运动状态。通常把一种波函数称为一个原子轨道。但这里的轨道，不是经典力学意义上的轨道，而是服从统计规律的量子力学意义上的轨道。

3、四个量子数 Name 名称 Symbol 符号 Values 取值 Meaning 表示 Indicates 指明 principle 主量子数 n 1, 2,  shell, 电子层 energy 能层 size 离核远近 Orbital angular momentum 角量子数 l 0, 1,, n-1 subshell energy 亚层能级 shape 形状  magnetic 磁量子数 m 0, 1, 2, ,  l orbitals of subshell亚层轨道 direction 方向 Spin magnetic 自旋磁量子数 ms +1/2, -1/2 spin state 自旋状态 Spin direction 自旋方向

三、波函数()和电子云(2)的空间图象 波函数：径向函数 × 角度函数   n, l, m (r, , ) = R n, l (r) Y l, m (, )   R n, l (r) : 波函数的径向部分，由n, l决定 Y l, m (, ): 波函数的角度部分，由l, m决定

R2 n, l (r) – r 电子云 ( 2)径向密度分布 r2R2 n, l (r) – r 电子云 ( 2)径向分布 Y l, m (, ) 波函数( )角度分布(+,-) Y2 l, m (, ) 电子云( 2)角度分布

1、 电子云径向分布图 R2 n, l (r) r2R2 n, l (r) 电子云( 2) 径向密度分布函数： 电子云( 2) 1、 电子云径向分布图 电子云( 2) 径向密度分布函数： R2 n, l (r) 电子云( 2) 径向分布函数： r2R2 n, l (r)

电子云径向分布函数(r2R2 n, l( r))

2、波函数角度分布图 s轨道： + 是角度函数Y l, m (, )随, 变化的图象。

波函数角度分布图: p轨道 + - - + + - 其中，浅色为“＋”号，深色为“－”号（下面的d轨道中同此）。正负号以及Y的极大值空间取向将对原子之间能否成键及成键的方向性起着重要作用。

波函数角度分布图: d轨道 + + + + + + + + + +