资源描述：
《原子结构与周期系》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第5章原子结构与周期系（讲授5学时）Chapter5Structureofatomsandperiodictable本章教学内容：核外电子运动状态。波函数。电子云。四个量子数。原子核外电子分布和周期系。本章教学要求：(1)联系原子核外电子运动的特征(量子化、波粒二象性、统计性)，了解波函数、四个量子数和电子云的基本概念，了解S，P，d波函数和电子云的角度分布示意图(2)掌握周期系元素的原子的核外电子分布的一般规律及与长式周期表的关系，明确原子（及离子）的外层电子分布和周期表的分区情况。了解元素的基本性质在周期表中的递变情况。本章教学重点：a)核外电子
2、运动的特征，波函数、四个量子数和电子云的基本概念；b)S，P，d波函数和电子云的角度分布示意图；c)原子核外电子分布式，周期表的分区；d)元素性质的周期性。本章习题：P128：1,3,7,10,11,14,1641前面几章主要应用化学热力学和化学动力学的概念讨论了物质间进行反应的可能性和现实性，从宏观上表明了各物质性质的差异。为了深入理解物质的性质及其变化规律的根本原因，还必须进一步研究物质的微观结构。本篇主要将讨论电子在核外的运动状态和核外电子分布的一般规律，以及周期系与原子结构的关系。并介绍化学键、分子的空间构型及晶体类型等有关分子结构和晶体结构
3、的基础知识。5.1氢原子结构的近代概念5.1.1核外电子的运动状态(1)氢原子光谱和玻尔理论连续光谱——按一定顺序连续分布的不同波长的光谱。原子光镨（线光谱）——原子受激发后从原子内部辐射出来的光谱。氢原子光谱红色镨线λ=656.3nmHα蓝绿色谱线λ=486.1nmHβ兰色谱线λ=434.1nmHγ紫色谱线λ=410.1nmHδ玻尔理论1)定态轨道的概念2)轨道能级的概念及轨道能级量子化的概念氢原子核外电子的轨道能量为：n=1.2.3.4.…正整数n值越大，能量越高，离核越远。反之n值越小，能量越低，离核越近。能量最低的状态叫基态，其余的叫激发态。
4、当氢原子核外电子在n=1的轨道上运动时，半径a0=52.9pm——玻尔半径3)激发态原子发光的原因41玻尔理论成功的解释了氢原子光谱产生的原因及规律性，解决了以下几个问题：l氢原子为什麽是线光谱，是由于轨道的能量是量子化的，发射光的频率也是量子化的，因此氢原子光谱不是连续光谱，而是线光谱。l提出了电子运动能量量子化的概念。l对氢原子光谱频率的计算结果与实验结果十分吻和玻尔理论的局限性：l不能解释氢原子光谱的精细结构。l不能解释多电子原子的光谱。l不能解决化学键形成的本质原因（2）微观粒子的波粒二象性德布罗意假设。电子、原子、分子等实物微粒除了具有粒子
5、性外，同样具有波动性，其波长满足下列公式：式中h——普朗克常数m——电子的质量v——电子的运动速率德布罗意的假设不久就被电子衍射实验所证实了。（3）微观粒子的几率分布规率两个概念：几率统计方法从电子衍射实验说明，衍射环纹是电子无数次行为的统计结果。因此，电子波是一种具有统计性的几率波。同样的道理，核外电子的运动具有几率分布的规律。综上所述，原子核外电子的运动具有三大特征：量子化——线光谱波粒二象性——物质波统计性——几率波415.1.2波函数(wavefunction)1926年,Schrodinger根据deBroglie物质波的观点，引用电磁波的
6、波动方程，提出了描述微观粒子运动的波动方程-Schrodingerequation,建立了近代量子力学理论。=0Schrodingerequation中，m为电子质量,E为电子的总能量,V为势能。(1)波函数的概念波函数不是一个具体的数值，而是用空间坐标描述波的函数式,在量子力学中，将描述原子中单个电子运动状态的波的函数式称为波函数，也称为原子轨道。记为或或,其中表示为球极坐标的函数。n,l,m是解Schrodingerequation产生的三个参数，也成为量子数.1)主量子数n,取正整数：1,2，3，4，…是确定电子离核远近和能级的主要参数，n越大
7、,则电子离核的平均距离越远,所处状态的能级越高。2）量子数,可取的值为0,1,2,3,4,…(n-1),的数值受n的数值的限制，=0,1,2,3的轨道分别称为s,p,d,f轨道。3）量子数m41可取的数值为0,±1,±2,±3...±反映波函数的空间取向.量子数取值nlm轨道名称轨道数1001s12002s4102p±12p4004s11610,±14p320,±1±24d530,±1±2±34f7（2）波函数角度分布图将波函数简化成:=R(r)·Y(θ,φ)Y(θ,φ)——波函数角度部分1)s轨道与θ,φ角无关,为球面,无方向性411)p轨道特点:
8、lp轨道有3条,为相切于原点的双球面l有正负,有节面l有极大值2)d轨道:5条5.1.3电子云(1)几率密度
