《电子教案》PPT课件

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1、1基础化学第九章原子结构和元素周期律AtomicStructureandPeriodicPropertiesofElements内容提要量子力学基础及核外电子运动特性氢光谱和氢原子的Bohr模型电子的波粒二象性不确定原理氢原子结构的量子力学解释波函数及三个量子数的物理意义原子轨道和电子云的角度分布图径向分布函数图内容提要多电子原子的结构多电子原子的能级电子的自旋原子的电子组态4.元素周期表与元素性质的周期性原子的电子组态与元素周期表元素性质的周期性变化规律内容提要元素和人体健康人体必需元素及其生物功能简介环境污染中对人体有害的元

2、素教学基本要求掌握四个量子数的取值限制和它们的物理意义，量子数组合和轨道数的关系；原子轨道、电子云的角度分布；基态原子核外电子排布遵守的三条规律（Pauli不相容原理，能量最低原理，Hund规则）。熟悉波函数ψ，概率密度

3、ψ

4、2，电子云；多电子原子的近似能级；原子的电子组态与元素周期表。了解氢原子的Bohr模型；电子的波粒二象性，测不准原理；电子云的径向分布；元素性质的周期性变化规律；元素和人体健康。第一节量子力学基础及核外电子运动特性一、氢光谱和氢原子的Bohr模型1.Rutherford的原子有核模型（nuclearmode

5、l）一、氢光谱和氢原子的Bohr模型2.氢原子的线状光谱（linespectrum）白光散射时，观察到可见光区的连续光谱，但H原子受激发射所得光谱却是不连续的线状光谱，在可见光区有四条谱线。第一节量子力学基础及核外电子运动特性一、氢光谱和氢原子的Bohr模型3.氢光谱的波长规律式中，λ是波长，n为正整数，且n2大于n1。第一节量子力学基础及核外电子运动特性4.Bohr的氢原子模型电子沿固定轨道绕核运动，不吸收也不辐射能量，称为定态。轨道能量称为能级。主量子数n=1,2,3,…。n=1时能量最低，为基态，其它能量较高的状态都称为激

6、发态。一、氢光谱和氢原子的Bohr模型第一节量子力学基础及核外电子运动特性请观看“Bohr”动画4.Bohr的氢原子模型原子由一种定态（能级E1）跃迁到另一种定态（能级E2）。跃迁所吸收或辐射光子的能量等于跃迁前后能级的能量差：ΔE=hν=

7、E２–E１

8、普朗克常量h=6.626×10-34J·s，ν是光子频率。一、氢光谱和氢原子的Bohr模型第一节量子力学基础及核外电子运动特性一、氢光谱和氢原子的Bohr模型4.Bohr的氢原子模型Bohr运用量子化观点，成功地解释了氢原子的稳定性和不连续光谱。但未能冲破经典物理学的束缚，不能解

9、释多电子原子光谱，甚至不能说明氢原子光谱的精细结构。Bohr理论属于旧量子论。电子等微观粒子的运动不遵守经典物理学规律，必须用量子力学方法来描述。第一节量子力学基础及核外电子运动特性二、电子的波粒二象性1.光子既有波动性又有粒子性，称为波粒二象性（particle-waveduality）。光作为电磁波，有波长λ或频率ν，能量E=hν光子作为粒子，又有动量p=mc运用Einstein方程式E=mc2及ν=c/λ，得到λ=h/mc第一节量子力学基础及核外电子运动特性二、电子的波粒二象性2.deBroglie关系式（deBrogli

10、erelation）法国物理学家deBroglie类比光的波粒二象性，指出微观粒子如电子、原子等，都具有波动性，并导出了其关系式：p为粒子的动量，m为质量，υ为速度；λ为粒子波波长。微观粒子的波动性和粒子性通过普朗克常量h联系和统一起来。第一节量子力学基础及核外电子运动特性二、电子的波粒二象性3.Davisson和Germer实验1927年，美国物理学家DavissonC和GermerL用电子束代替X射线，用镍晶体薄层作为光栅进行衍射实验，得到与X射线衍射类似的图像，证实了电子的波动性。第一节量子力学基础及核外电子运动特性二、电

11、子的波粒二象性4.电子波是概率波(probabilitywave)电子波是统计性的。让电子穿越晶体，每次到达底片的位置是随机的，多次重复以后，底片某个位置上电子到达的概率就显现出来。第一节量子力学基础及核外电子运动特性电子质量m=9.1×10-31kg，在1V电压下的速度为5.9×105m·s-1，h=6.626×10-34J·s，电子波的波长是多少？⑵质量1.0×10-8kg的沙粒以1.0×10-2m·s-1速度运动，波长是多少？⑴h=6.626×10-34kg·m2·s-1；根据德布罗意关系式⑵宏观物体质量大，波长小，难以察

12、觉，仅表现粒子性。微观粒子的德布罗意波长不可忽略。第一节量子力学基础及核外电子运动特性三、不确定原理(uncertaintyprinciple)Heisenberg指出，无法同时确定微观粒子的位置和动量：△x·△px≥h/4π△x为粒子在x方向的位置误差，△px