《物质结构基础》ppt课件

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1、第七章物质结构基础7/3/20211一、氢原子光谱1、实验一只装有氢气的放电管，通过高压电流，则氢原子中的1个电子被激发到高能态后，回到低能态时，发出的光经过三棱镜分光后，得到如下图所示的原子光谱。7/3/20212长江大学化工学院一、氢原子光谱7/3/20213长江大学化工学院一、氢原子光谱2、结论：氢原子光谱是不连续的线状光谱，具有量子化的特征。3、特点：从长波到短波，谱线间的距离越来越小，且谱线具有确定的位置，具有明显的规律性。7/3/20214长江大学化工学院一、氢原子光谱n为大于2的正整数=1.

2、097×107m-1×3×108ms-1=3.289×1015s-1R∞=1.097×107m-1C=3×108ms-1当n=3时，得到Hαn=4时，得到Hβ当n=5时，得到Hγn=6时，得到Hδ7/3/20215长江大学化工学院二、玻尔理论1、理论要点：①核外电子运动取一定的轨道，在此轨道上运动的电子既不吸收能量也不放出能量。②在一定轨道上运动的电子具有一定的能量，其能量只能取某些由量子化条件决定的正整数值。7/3/20216长江大学化工学院对于氢原子n≥1的正整数或n≥1的正整数2、波尔理论的应用（对

3、氢原子光谱的解释）①氢原子在正常或稳定状态时，电子在n=1的轨道上运动，称为基态E=13.6eV或2.179×10-18J,其半径为52.9pm，称为玻尔半径。二、玻尔理论7/3/20217长江大学化工学院二、玻尔理论②对于氢原子，当激发到高能态E2的电子跳回到较低能态E1时所放出的能量以光的形式表现出来。E2－E1＝hn2>n1且n1=2，n2=３，４，５，６7/3/20218长江大学化工学院二、玻尔理论3、优点冲破了经典物理中能量连续变化的束缚，用量子化解释了经典物理学无法解决的原子结构和氢光谱的关

4、系，指出原子结构具有量子化的特性。4、缺陷由于没有考虑电子运动的另一重要特性——波粒二象性，使电子在原子核外的运动采取了宏观物体的固定轨道，致使玻尔理论在解释多电子原子的光谱和光谱线在磁场中的分裂，谱线的强度等实验结果时，遇到了难于解决的困难。7/3/20219长江大学化工学院三、核外电子运动的波粒二象性１、德布罗依假设具有质量为m的微观粒子，运动速度为v，其相应的波长为。结论：普朗克常数h是联系宏观（p代表粒子性）和微观（λ代表波动性）的桥梁。２、实验结果（电子衍射图）结论：电子具有波粒二象性。7/3/

5、202110长江大学化工学院三、核外电子运动的波粒二象性３、测不准原理△x·△p≈h（△x确定粒子位置的不准量；△p确定粒子动量的不准值）结论：a、粒子位置的测定准确度越大，则相应的动量的测定正确度越小，反之亦然。b、微观粒子运动与宏观物体的运动不同，没有确定的一成不变的固定轨道，轨道一词在微观世界中根本就不存在。7/3/202111长江大学化工学院四、核外电子运动状态的描述１、波函数(ψ)波函数是描述核外电子在空间运动状态的数学表达式（x，y，z）２、四个量子数三维空间内的薛定谔方程7/3/202112

6、长江大学化工学院四、核外电子运动状态的描述E：总能量＝势能＋动能V：势能m：电子的质量ψ：波函数h：普朗克常数x，y，z：空间坐标解上述方程可以得到ψ和E合理的解必须满足的条件：a、主量子数n＝1，2，3，4，5…b、角量子数l＝0，1，2，3，4…（n-l）c、磁量子数d、自旋量子数7/3/202113长江大学化工学院四、核外电子运动状态的描述３、四个量子数的物理意义（１）主量子数n决定了电子运动的能量，n值越大，能量越高。主量子数n相同的电子称为一个电子层，它们具有大致相同的空间运动范围：n=1，2，

7、3，4，5，6，7电子层符号：K，L，M，N，O，P，Q（２）角量子数l确定了原子轨道（波函数）的形状，并在多电子原子中和主量子数一起决定电子的能级。l＝0，1，2，3，4，…（n-l）能级符号：s，p，d，f，g，…7/3/202114长江大学化工学院四、核外电子运动状态的描述（３）磁量子数决定原子轨道（波函数）在空间的取向。7/3/202115长江大学化工学院四、核外电子运动状态的描述例如：角量子数l=1的p轨道为哑铃形，在空间有三种取向m=-1，0，1而角量子数l=2的d轨道为花瓣形,在空间有三种取

8、向m=-2，-1，0，+1，+2又角量子数l=0的s轨道，其磁量子数m只能为0，因而在空间只有一种取向。7/3/202116长江大学化工学院四、核外电子运动状态的描述结论：a、轨道名称运动状态简并度s1非简并p3三重简并d5五重简并f7七重简并b、l相同而m不同的轨道称为简并轨道，简并轨道是具有相同的能量，但在磁场中,它们的能量却会显出微小的差别。c、ψ(n,l,m)7/3/202117长江大学化工学院四、核外电子运动状态的描