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电子云
对宏观物体的运动,可以用经典力学来描述。在量子力学中采用统计的方法,即对一个电子多次的行为或许多电子的一次行为进行总的研究,可以统计出电子在核外空间某单位体积中出现机会的多少,这个机会在数学上称为概率密度。电子云是电子在核外空间出现概率密度分布的一种形象描述。
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诱导效应
在有机化合物分子中,由于电负性不同的取代基(原子或原子团)的影响,使整个分子中的成键电子云密度向某一方向偏移,这种效应叫诱导效应。吸引电子的能力比氢原子弱的原子或原子团(如烷基)具有给电子的诱导效应(正的诱导效应),用I表示,整个分子的电子云偏离取代基。
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离子的极化
在电场(外电场或离子本身电荷产生的)作用下,离子的电子云发生变化,产生偶极或使原来偶极增大,这种现象叫做离子的极化。实际上,每个离子都有使相反离子变形的极化作用和本身被其他离子作用而发生变形的变形性双重性质。具有18电子层和不规则电子层的离子,它们的变形性比半径相近的惰气型离子大得多。
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氢键
氢键是电负性原子和与另一个电负性原子共价结合的氢原子间形成的键,与电负性强的原子连接的氢原子趋向带部分正电。氢键的键能一般小于40kJ/mol,比共价键的键能小得多,比较接近分子间作用能。另外,H的原子半径比A和B小得多。由于一般的糖、蛋白质、脂肪中都含有氢键,因此氢键在生物化学中有特别重要的意义。
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色散力
由于分子中电子和原子核不停地运动,非极性分子的电子云的分布呈现有涨有落的状态,从而使它与原子核之间出现瞬时相对位移,产生了瞬时偶极,分子也因而发生变形。它是在人们研究实际气体对理想气体的偏离时提出来的。顺序分子量增大,原子半径增大,电子增多,因此色散力增加,分子变形性增加,分子间力增加。
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共价键
电负性差异甚大的原子间靠离子键结合成分子,电负性相近甚至相同的原子是靠原子共享电子,形成共价键而结合成分子的。此时两个氢原子的轨道发生了重叠,电子云密集在两核之间为两核共享,这就是共价键。正是通过这个共价键,两个氢原子形成了稳定的氢分子。氢分子的键能为436kJ·mol-1,键长为R0=74pm。
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主量子数
主量子数是描述电子在原子核外运动状态的4个量子数之一,习惯用符号n表示。主量子数是决定轨道(或电子)能量的主要量子数。在周期表中有些元素会发生轨道能量“倒置”现象。此外,根据n的大小可以预测轨道的径向分布情况:即当n、l确定后,轨道应有(n-l)个径向极值和(n-l-1)个径向节面(节面上电子云密度为O)。
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副量子数
副量子数又叫角量子数。符号s、p、d、f又分别代表电子层中亚层的符号。在多电子原子中,同一电子层中处于不同亚层的电子的能量按s、p、d、f的顺序递增,即E4f>E4d>E4p>E4s,l值越大,能量越高。根据l值的大小可以预测轨道的径向分布和角度分布情况:轨道应有(n-l)个径向极值和(n-l-1)个径向节面,还有l个角节面。
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离子半径
离子半径是晶体中,阳、阴(或正、负)离子间的“接触”半径。一般所说的离子半径,是以NaCl型离子晶体为标准的数值。阴离子半径因最外层电子数增多,它比相应的原子半径大(如rCl-=181pm,rCl=99pm)。因此,镧系后的元素跟前一周期的同族元素(如锆和铪、铌和钽、钼和钨)离子半径大致相等。
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非极性键
由同种元素的原子间形成的共价键,叫做非极性键。非极性键的键偶极矩为0。存在于非极性分子中的键并非都是非极性键。例如,碳单质有三类同素异形体:依靠C—C非极性键可以形成正四面体骨架型金刚石(原子晶体)、层型石墨(混合型晶体),也可以形成球型碳分子富勒烯C60(分子晶体)。
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非极性分子
以共价键结合,正、负电荷中心重合的分子,整个分子不显极性。在非极性分子中,整个分子的电子云分布是对称的。同种原子组成的双原子分子是非极性分子。多原子分子中,如果各极性键的空间取向对称,极性互相抵消,也会形成非极性分子。以非极性键结合形成的单质分子都是非极性分子。分子类型和空间构型对分子极性的影响。
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磁量子数
磁量子数是确定原子轨道或电子云在空间取向的量子数,也是代表角动量在磁场方向的分量的量子数,常用符号m表示。±l,可以有2l1个取值。当m取不同值时,轨道或电子云在空间就有不同的取向。同理,f亚层可有7种空间取向。实际上,px和py都分别是由p1和p-1以不同方式共同组合起来而成的。
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原子核外电子排布
当原子处在基态时,原子核外电子的排布遵循三个原则:(1)泡利不相容原理——一个原子轨道最多只能容纳两个电子,并且自旋方向相反。当没有d电子填充时(例如第四周期K,有E3d=-0.64eV,而E4s=-4.00eV)E3d>E4s,发生了能级“倒置”现象,其他第五、六、七周期也有类似情况。其中n是主量子数,l是角量子数。
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离子晶体
正、负离子按确定的比,通过离子键结合而向空间各方向发展成有规则排列的晶体,叫做离子晶体。离子晶体在熔融状态和水溶液中是电的良导体。例如ZnS,负离子可采取A1型立方密堆积和A3型六方密堆积等两种方式,又正、负离子半径比决定晶体中正、负离子的配位数都是4,于是就产生立方ZnS和六方ZnS等两种晶型结构。
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金属晶体
由金属键形成的晶体,叫做金属晶体。由于每个原子的电子云分布基本上呈球形对称,因此可把同一种金属原子看成是半径相等的圆球,每个圆球周围可依几何原理排列尽可能多的邻近圆球(一般是6个,连自己共7个),然后无限延伸出去构成一个密置层。根据金属原子半径大小和密置层的不同堆积方式,可以有以下4种密堆积结构。
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原子半径
按照电子云概念,原子核外的电子以不同几率密度分布于全空间,因而原子不可能有严格的边界,也就不可能有真正的球体半径。金属原子半径可以用X射线衍射法测得金属晶体的晶胞参数,再结合它的点阵型式计算得到。在短周期中,原子核对外层电子的吸引作用随着原子序数的递增而相应增强,产生收缩效应,使原子半径逐渐减小。
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苯环
苯环是由6个sp2杂化碳原子通过σ键和π键构成平面正六边形的碳环。苯分子中π键电子云完全平均化,使苯环中每个碳碳键的键长和键能都是相等的。苯环的主要化学特性是环平面上下的π键电子容易受到亲电试剂的进攻,结果通常发生环上的取代反应。由于苯环较稳定,较难发生环上的加成反应。
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角度分布图
角度分布图是将径向部分视为常量来考虑不同方位上ψ的相对大小,即角度函数Ylm(θ,)随ψ,变化的图像,这种分布图只与l,m有关,而与n无关。轨函在空间的正负值可用以方便地判断原子相互靠近时是否能有效成键。它反映了单位立体角dΩ内电子出现的几率(球面具有立体角Ω为4π)。
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亲电反应
由缺电子试剂(亲电试剂)进攻反应物电子云密度较大的部位而引起的反应,叫做亲电反应。
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诱导力
极性分子与非极性分子相遇时,极性分子的固有偶极产生的电场作用力使非极性分子电子云变形,且诱导形成偶极子,固有偶极子与诱导偶极子进一步相互作用,使体系稳定。这种作用力为诱导力。这种作用力同样存在于极性分子间,使固有偶极矩加大。
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价层电子对互斥理论
价键理论可解释原子采用什么样的空间轨道去形成共价键,但不易预测分子的空间结构。凡多重键只计其σ键。对于带正、负电荷的离子,则在中心原子价电子数目中相应地减去、加上此电荷数;应注意,中心原子的价层电子对的空间分布是中心原子所采用的杂化的类型,这与分子几何构型不一定相同。
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爱迪生效应
定义:当灯丝被加热(如X线球管的阴极),在灯丝的周围将形成电子云,通过热电子发射而获得自由,这些自由电子在真空管中将被正极吸引而移动,形成连续的电流。这种现象称为爱迪生效应(Edisoneffect)。简单来说可以这么理解:加热碳丝后会有热电子从碳丝里发射出来,然后被阳极电极收集成而形成电流。