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《无机化学第九章 原子结构和元素周期律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第九章原子结构和元素周期律§本章摘要§1.微观粒子运动的特殊性 微观粒子的波粒二象性 测不准原理 微观粒子运动的统计性规律2.核外电子运动状态的描述 薛定谔方程 用四个量子数描述电子的运动状态 几率和几率密度 径向分布和角度分布3.核外电子排布和元素周期律 多电子原子的能级 核外电子排布原则 元素周期表 科顿（F.A.Cotton)轨道能级图 斯蕾特（Slater)规则4.元素基本性质的周期性 原子半径 电离能 电子亲合能E 电负性原子结构理论的发展过程： 100年前的今天，正是人类揭开原子结构的秘密的非常时期。我们共同来回顾19世纪
2、末到20世纪初，科学发展史上的一系列重大的事件。 1879年英国人Crookes发现阴极射线 1896年法国人Becquerel发现铀的放射性 1897年英国人thomson测电子的荷质比发现电子 1898年波兰人MarieCurie发现钋和镭的放射性 1899年英国人Rutherford发现,,射线 1900年德国人Planck提出量子论 1905年瑞士人Einstein提出光子论解释光电效应 1909年美国人Millikan用油滴实验测电子的电量 1911年英国人Rutherfo
3、rd进行粒子散射实验提出原子的有核模型 1913年丹麦人Bohr提出Bohr理论解释氢原子光谱§1.微观粒子运动的特殊性 微观粒子的运动,不能用经典力学(牛顿力学)来描述,因为微观粒子的运动具有它本身的特殊性.要研究微观粒子,首先要了解其运动的特殊性. 一.微观粒子的波粒二象性 人们当年研究光时,只考虑到光的波动性,到了麦克斯韦,波动性已经发展到顶峰.而Planck提出的光电效应,指出光具有粒子性,也为人们所忽略.通过光的干涉，衍射及其光电效应实验，证明光具有波粒二象性。 根据：（1）Einstein的质能联系公式E=m
4、 （2）Planck量子论 （3）Einstein光子的能量公式E=h 得到光具有波粒二象性： 其中:P：动量，m:光子质量（粒子性）,:光的频率,:光的波长（波动性）c:光速,h=6.626J.s(Planck常数) 1924年,法国年轻的物理学家LouisdeBroglie(德布罗意),当年32岁,根据光的波粒二象性规律，大胆提出人们在研究微观粒子时,忽略了粒子的波动性，指出微粒象光一样，也具有波粒二象性,并提出德布罗意关系式: 等式左边:m,p是与质量,动量相关,说明具备粒子性等式右边:与相关,说明具备波动性.(v为粒
5、子的运动速度) 电子衍射实验:1927年,两位美国科学家进行了电子衍射实验,证实了德布罗意关系式的正确性。 二测不准原理 牛顿力学中的经典描述:已知有一质点,质量为m,则有:F=ma(a为加速度)根据速度方程:所以,可以准确测定质点的速度(动量)和位置.对于宏观物体而言,这一结论无疑是绝对正确的.而对于微观粒子是怎样的呢?对于微观粒子,由于其具有特殊的运动性质(波粒二象性),不能同时准确测定其位置和动量。1927年,海森堡(Heisthberg)提出测不准原理.如果位置测不准量为x,动量测不准量为p,则其数学表达式为:
6、 如何理解测不准原理呢?通过以下对比例题可以看的很清楚.例1原子半径为m,所以核外电子最大测不准量为x=10m,求速度测不准量v.已知电子的质量为m=9.11xKg. 误差如此之大，容忍不了！！！对于宏观物体如何？例2 子弹质量为m=0.01Kg,x=m,v为多少?解:按上公式求出: 几乎没有误差,所以对宏观物质,测不准原理无意义. 既然对微观粒子的运动状态测不准,有无方法描述其运动状态呢?答案是肯定的.某电子的位置虽然测不准,但可以知道它在某空间附近出现的机会的多少,即几率的大小可以确定.因而可以用统计的
7、方法和观点,考察其运动行为.这里包括两点:能量:量子化运动:统计性 三微观粒子运动的统计性规律 若通过电子枪一粒粒发射电子,通过狭缝打到感光屏幕上,时间较短时,电子数目少,每个电子的分布无规律;而当时间较长时,电子的数目足够多时,出现衍射环. 衍射环的出现,表明了电子运动的波动性,所以波动性是粒子性的统计结果.实验中明暗交替的衍射环中,亮的地方,电子出现的机会大,暗的地方电子出现机会小.即这种电子的分布是有规律的。 以上介绍的微观粒子的三个特征（波粒二象性，测不准原理，运动规律的统计性）说明，研究微观粒子，不能用经典的牛顿力学理论
8、。而找出微观粒子的空间分布规律，必须借助数学方法，建立一个数学模式，找出一个函数，用这这一函数来研究微观粒子。§2.核外电子运动状态的描述 波函数是核外电子出现区域的函数。 1926年，奥地利物理学
