一、思考題
1. 試述下列各名詞的意義
（1）量子化 （2）物質波 （3）波函式 （4）原子軌道
（5）機率密度 （6）量子數 （7）電子雲
2. 原子中的能級主要由哪些量子數來確定？
答案：原子軌道能量的高低(也稱能級)主要由主量子數n和角量子數l決定。當l相同時,n越大,原子軌道能量e越高,例如e1s3.
試述描述核外電子運動狀態的四個量子數的意義和它們的取值規則。
答案：(1)主量子數（n） 它代表核外電子距核的遠近和原子軌道能量大小。 n取值:
任意正整數n=1，2，3，…… n=1為第一電子層或稱k層，距核最近，n=2為第二電子層或稱l層，餘類推。 離核近，電子的能量較低，離核遠則電子能量較高。因此主量子數n對於確定電子的能量具有決定性的作用。
(2)角量子數（l） 決定原子軌道（或電子雲）的形狀,表示每一主層中不同的亞層。l取值:小於n的非負整數l=0，1，2，……（n-1）
l=0 時，原子軌道（或電子雲）是球形對稱的，稱為s軌道（或s電子雲）。
l=1 時，原子軌道（或電子雲）是紡棰形（或啞鈴形）分布，稱為p軌道。l=2 時，原子軌道（或電子雲）呈花瓣形分布，稱為d軌道（或d電子雲）。
l=3 時，原子軌道（或電子雲）形狀複雜，稱為f軌道（或f電子雲）。
l代表電子所在的亞層 ,
角量子數l： 0 1 2 3
電子亞層符號： s p d f
對多電子原子來講,電子的能量由n、l決定。
(3)磁量子數（m） 同一電子層中某一特定形狀的原子軌道可以在空間有不同的伸展方向，從而得到若干空間取向不同而能量相同的原子軌道，稱為等價軌道。m決定原子軌道（或電子雲）的空間伸展方向。
m取值：絕對值不大於l的所有值
m=0，±1，±2……±l 有（2 l+1）個取值
l=0 時，m有乙個取值，即m=0，s軌道球形對稱，在空間只有乙個取值，軌道無方向性。
l=1 時，m有三個取值，即m= 0，±1，分別代表在空間沿x，y，z三個相互垂直的伸展方向上的三個p軌道 ，通常它們具有完全相同的能量。
l=2 時，m=0，±1，±2，表明d軌道在空間有五個伸展方向。
l=3 時，m有七個取值，m= 0，±1，±2，±3，f軌道在空間有七個伸展方向。
(4)自旋量子數（ms）
自旋運動的量子數用ms表示。它只有和兩個取值，
分別代表電子順時針和逆時針的兩個自旋方向，表示為「↓」和「↑」。
ms代表電子運動的「自旋」方向。
注意：一組n，l，m值，便確定了核外電子的乙個空間運動狀態（即原子軌道），包括軌道的大小、形狀和空間取向。
一組n，l，m，ms值，描述乙個電子的運動方式。
4. 基態原子的核外電子排布應遵循哪些規律？
答案：1）能量最低原理：電子在原子軌道上的分布，總是盡先排布在能量最低的軌道中，然後依次排布在能量較高的軌道中，以便使整個原子的能量處於最低狀態。
2）保利不相容原理：每乙個原子軌道中最多只能容納兩個電子，而且這兩個電子的自旋方向必須相反。
3）洪特規則：洪特規則是電子在等價軌道上的排布規律。 在簡併軌道中，若電子不止乙個，則它們盡可能分佔不同的軌道，且自旋平行。
這實際上也是能量最低原理的應用。因為這種情況下電子成對時的能量高於不成對時的能量。
5. s軌道、p軌道、d軌道分別對應的l值為多少？
6. s，2s，2s1各代表什麼意義？指出4s、3d、5p各能級相應的量子數及軌道數。
答案： s：原子軌道符號，表示l=0，m=0的軌道的運動狀態，其角度分布圖為球形。
2s：表示第二電子層中的s原子軌道，即n=2，l=0，m=0的軌道運動狀態。2s1：
表示第二電子層s原子軌道中的1個電子，即n=2，l=0，m=0，ms=或的電子運動狀態。
7. n =2時，電子有哪些可能的空間運動狀態？
答案：核外電子運動的可能狀態數
8. l =2的軌道，空間伸展方向有幾種？答案：5種；m=0，±1，±2
9. p軌道角度分布圖和p電子雲角度分布圖形的區別是什麼？
答案：將角度波函式y（θ，）及機率密度的角度都分y2（θ，）隨方位角θ、的變化作圖，就得到原子軌道及電子雲的角度分布圖。但後者圖形比前者要瘦些，且無正負區域之分，而原子軌道角度分布圖有正負區域之分。
10. 用原子軌道符號表示下列各套量子數。
（1）n =2，l = 1，m = －1
（2）n = 4，l = 0，m = 0
（3）n =5，l =2，m = 0
11. 為什麼任何原子的最外層上最多只能有8個電子？次外層最多只能有18個電子？
12. 指出下列各元素的基態原子的電子排布式的寫法違背了什麼原理並予以改正。
（1）be 1s22p2 （2）b 1s22s3 （3）n 1s22s22px22py1
答案：（1）違背了能量最低原理，應改正為1s22s2；
（2）違背了泡利不相容原理，應改正為1s22s22p1；
（3）違背了洪特規則，應改正為1s22s22。
13. 現行的週期表中有幾個區？每乙個區包括哪幾個族？各區的外層電子構型有何特徵？
14. 什麼叫共價鍵的飽和性和方向性？為什麼共價鍵具有飽和性和方向性，而離子鍵無飽和性和方向性？
答案：從價鍵理論的要點可知，自旋方向相反的電子配對以後就不再與另乙個原子中的未成對電子配對了，這就是共價鍵的飽和性。而根據軌道的最大重疊原理，除了球形的s軌道之外，d、p軌道的最大值總是沿重疊最多的方向取向，因而決定了共價鍵的方向性。
15. 共價鍵的軌道重疊方式有哪幾種？答案：1）肩並肩；2）頭碰頭
16. 舉例說明什麼是σ鍵，什麼是π鍵？它們有哪些不同？
答案：σ鍵是「雜化軌道理論」和「分子軌道理論」中的一種化學鍵名字，就像「共價鍵」，「離子鍵」一樣，只不過含義更為複雜，更為精確，涉及到一些微觀電子雲方面的知識。如果你只是在讀高中，那麼是不用了解這種化學鍵的吧。
σ鍵屬於「共價鍵」，成鍵兩原子的價電子雲沿鍵軸方向重疊而成鍵。也就是所謂的「頭碰頭」的成鍵方式。就像在燈光下，左右手各握乙個拳頭「相對」，它們的影子就像是價電子雲的形態，這兩個影子相互重疊形成的乙個「大的電子雲」，即形成共價鍵（共享電子）。
一般的「單鍵」都屬於這種σ鍵，比如c-h, o-h, n-h, c-c, c-cl等等。
π鍵。也是共價鍵，成鍵兩原子的價電子雲平行或者側面重疊而成鍵，也就是所謂的「肩並肩」的成鍵方式。相當於兩個「拳頭」相平行，然後再重疊形成「大的電子雲」。
雙鍵，三鍵中都有這種鍵（當然也有σ鍵），比如c=c, o=c, c=n等等。
17. 價鍵理論和分子軌道理論的基本要點是什麼？
18. s、p原子軌道主要形成哪幾種型別的雜化軌道？中心原子利用上述雜化軌道成鍵時，其分子構型如何？
19. 實驗測定bf3為平面三角形，而[bf4]－為正四面體形。試用雜化軌道的概念說明在bf3和[bf4]－中硼的雜化軌道型別有何不同？
20. 試用分子軌道表示式寫出o2+的電子構型。
21. 分子間力有幾種？各種力產生的原因是什麼？試舉例說明極性分子之間、極性分子和非極性分子之間以及非極性分子之間的分子間力。在大多數分子中以哪一種分子間力為主？
答案：1）取向力：極性分子的固有偶極子之間異極相吸，同極相斥，使分子間發生定向排列。
這種固有偶極子之間的靜電引力稱為取向力。顯然，取向力發生在極性分子之間。
2）誘導力：極性分子的固有偶極子可使非極性分子電子雲變形，產生誘導偶極子。固有偶極子和誘導偶極子之間的吸引力稱為誘導力。
誘導力既存在於極性分子與非極性分子之間，也存在於極性分子之間。
3）色散力：由於分子中的電子不斷運動，核不停地振動，分子中的正、負電荷重心不斷發生瞬間相互位移，產生瞬間仍極。由於瞬間偶極而產生的分子間的吸引力稱為色散力。
色散力存在於各種分子之間，並且一般分子間的作用力是以色散力為主。
22. 何為極性分子和非極性分子？分子的極性與化學鍵的極性有何聯絡？
23. 分子間力的大小對物質的物理性質有何影響？
24. 什麼叫做氫鍵？哪些分子間易形成氫鍵？形成氫鍵對物質的性質有哪些影響？
答案：當h原子與電負性很大、半徑很小的原子x以共價鍵結合為分子時，由於成鍵電子強烈地偏向x原子，使h原子幾乎成為「赤裸」的質子而具有較大的正電荷場強。
1、氫鍵形成條件：
（1）分子中必須有乙個電負性大的原子與氫原子形成強極性鍵；
（2）必須有另乙個電負性大、原子半徑小、帶有孤對電子並帶有較多負電荷的原子（如f、 o、n等），以便與帶有較多正電荷的氫原子形成氫鍵。
2、型別：（1）分子內氫鍵 （2）分子間氫鍵
3、對物質性質的影響：
（1）對物質熔、沸點的影響：分子間氫鍵的形成使物質的熔、沸點公升高；分子內氫鍵的形成使物質的熔、沸點降低。
（2）對物質溶解度的影響：在極性溶劑中，如果溶質分子與溶劑分子間能形成氫鍵，則溶質的溶解度增大。分子內氫鍵的形成使物質在極性溶劑（如水）中的溶解度減小。
氫鍵的形成對物質的密度、分子構型和酸鹼性也有影響。
25. 氫鍵與化學鍵有何區別？與一般分子間力有何區別？
26. 下列各化合物中分子間有氫鍵的有哪幾種？c2h6，nh3，c2h5oh，h3bo3，ch4。
27. 寫出下列物質的晶體型別：so2，sic，hf，kcl，mgo。
28. 晶體有幾種型別？確定晶體型別的主要因素是什麼？各種型別晶體的性質有何不同？
29. 根據下列物質的性質，判斷它們是屬於何種型別的晶體。
（1） caco3晶體的硬度高，在1173k時尚未熔融就已分解。
（2） b的硬度極高，熔點為2573k，導電性很差。
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