《原子结构教学》ppt课件

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1、第四章原子结构[引言]化学变化是分子间原子的重新组合。要深入理解化学反应的实质，掌握元素及其化合物的性质，就必须了解原子的结构。[方法]轻因重果，为我所用。第一节原子结构的复杂性一、星式原子模型1897年发现电子；1911年Rutherford根据α离子散射实验结果，提出星式原子模型；[评述]奠定了正确认识原子结构的基础；但根据电磁学：原子将毁灭，所产生的光谱应为连续光谱。光谱：光通过分光镜后形成的色带（谱线）。连续光谱：色带无明显的分界线，为连续波长光。线状光谱：谱线是分立的，有明显的分界。二、近代原子模型——玻尔理论1、氢光谱在可见光区有四条分立谱线；

2、λ=b×[n2／(n2－4)]ν=R(1／n12－1／n22)碱金属原子的光谱也有类似规律。2、Bohr理论要点：①电子在符合量子化条件的轨道上绕核运动，这些轨道称为稳定轨道，电子在稳定轨道上运动不释放能量；②轨道离核越远，能量越大；关系式：E=－2.179×1018／n2基态：电子尽可能处于能量最低轨道的状态；激发态：获得能量，电子跃迁到能量高轨道的状态。③脱离供给能量体系，激发态不稳定，电子将从高能级回到较低能级，以光子形式放出能量。光子学说：△E=hν对氢光谱及原子结构的解释。[简评]是结构理论的重大突破，但对原子结构复杂性仍认识不够。三、电子的波粒

3、二象性波动性：表征：波长、频率、衍射干涉等；粒子性：速度、质量、动量等。光子学说启发，法国deBroglie设想电子具有波动性。很快被电子衍射实验所证实。可见，高速运动的电子，在原子中的运动规律必然与宏观物体不同。测不准原理——Heisenberg△X·△P≥h／2π第二节核外电子状态的描述一、原子轨道Schrödinger方程[说明]①方程的解Ψ非具体数值，而是一函数关系；②有很多数学解Ψ；③须同时引入三个限制条件，即三个量子数，Ψ才具有确定的物理意义；换句话说，一组量子数确定后，对应唯一解Ψ和相应的能量确定，该电子的运动状态确定。1、原子轨道与波函数每

4、个特定解Ψnm表示电子运动的一稳定状态，借用“轨道”名称，称Ψ为原子轨道。2、量子数n、、m——限制条件①取值规则（制约关系）n：自然数；：≤n-1，即0，+1，+2…n-1；m：

5、m

6、≤，即0，±1，±2…±。②n——主量子数意义：表示电子离核的远近（统计意义）；是决定电子能量的主要因素，常将n决定的能量状态称为电子层(主层）。③——角量子数意义：确定原子轨道的形状，在多电子原子中是决定电子能量的次要部分。称为电子亚层或能级。能量关系：单电子体系：仅由n决定；多电子体系：由n和共同决定。④m——磁量子数意义：决定原子轨道在空间的伸展方向，不

7、影响电子能量。s原子轨道伸展方向[说明]Ⅰ、简并轨道——能量相同的轨道；Ⅱ、m有几个值，就有几个轨道。二、电子云——统计观点形象说明原子轨道。1、几率：电子在空间出现的机会；2、几率密度：电子在空间单位体积出现的机会。根据电子衍射现象，几率密度等于

8、Ψ

9、2。3、电子云：用小黑点的疏密表示空间各处电子几率密度大小，得到的图形。三、自旋量子数ms意义：表征电子的自旋情况，取值±1/2[小结]电子的运动状态需用一套四个量子数来描述，缺一不可，即四个量子数确定后，电子在核外空间的运动状态就确定了。四、电子运动的可能状态数[分析]第三节核外电子排布和原子结构周期性[

10、前提]基态原子一、排布原理1.能量最低原理；2.Pauli不相容原理:原子中每个电子的一套量子数不允许完全相同。3.其他规则（后述）二、能级顺序——近似能级图1、能级交错现象；徐光宪先生n+0.7规则。2、能级组：能量相近的能级划分为一组；3、近似能级图——电子填充顺序三、电子排布原子序数=核电荷数=核外电子数电子排布式、轨道式1、Hund规则：电子将尽可能多分占不同的简并轨道，且自旋平行。2、Hund规则特例：[例外]Nb、Ru、Rh、W、Pt简并轨道全充满,半充满,全空,能量相对较低,较稳定。“原子实”——希有气体结构；“价电子构型”四、电子排布周期

11、性——周期表[分析]1、能级组与周期：周期是根据最高能级组确定的。周期数=最高能级组数=该周期元素原子最外电子层的主量子数2、元素分区、族数与电子构型：主族元素：族数=最外电子层电子数副族元素：ⅠB、ⅡB=最外电子层电子数ⅢB~Ⅷ=nS电子数+(n-1)d电子数3、规律：①各周期元素的数目②元素原子的最外电子层电子数≤8③元素原子的次外电子层电子数≤18[应用]例：价电子构型为3S23P4，确定其位置及名称。Z=26，何元素？位置及名称。结构为[Ar]3d104S24P2，何元素及位置。五、元素某些性质周期性变化规律元素周期律——电子排布周期性变化的必然结

12、果1、原子半径（统计意义)影响因素：①n，②Z，③电子间斥力规律：