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《化学奥赛课件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、氢原子结构多电子原子结构元素周期律19世纪—20世纪初建立的原子分子学说1．道尔顿原子学说(1)一切物质都是由不可见的，不可再分割的原子组成。原子不能自生自灭。根据原子论的观点，原子是物质参加化学反应的最小单位，物质在发生化学反应时原子的种类和总数并没有变化，各原子又有自己确定的质量，因而反应前后质量不变（质量守恒定律）；2.阿佛加德罗的定律（1811）同温同压下，同体积气体含有相同分子数。3.电子的发现汤姆逊通过原子的荷质比而发现原子中电子的存在（1897）。4.质子的发现卢塞福通过α散射实验而发现原子中质子存在（1911）。ErnestRuth
2、erfor爱因斯坦的光子学说普朗克的量子化学说氢原子的光谱实验卢瑟福的有核模型Bohr在的基础上，建立了Bohr理论波粒二象性5、玻尔的原子结构理论（1913）1.量子化物理量和量子表征微观粒子某些物理量只能不连续地变化，即其数值只能是某一最小单位的整倍数，称这些物理量为“量子化”的物理量，量子化的物理量的最小单位称为该物理量的“量子”。例如，光是量子化的，光的量子称为光子，光的能量也必是量子化的,一个光子的能量是：＝hv=——h──称为普朗克常数，等于6.6256×10-34J·shc所以光量子的能量与光的波长成反比，波长越短，能量越大。氢原
3、子的吸收光谱电子在不同激发态轨道上跃迁回较低能级轨道时，放出一定波长的能量，从而产生吸收光谱。其能量为：ε=E2-E1=hvv=————E2-E1hE=-———————J2.179×10-18n2v=————————-——2.179×10-19hn12n2211—————=3.289×1015s-12.179×10-19h玻尔氢原子结构理论成功地解释了氢原子光谱的规律性，但是用于解释多电子原子的光谱时却遇到了困难，其主要原因是没有完全冲破经典物理的束缚，后来，微观粒子二象性的发现，导致了原子结构的现代理论。E=-———eV13.6n21eV=1.6
4、0210-19JE=-——————J2.179×10-18n2RH：Rydberg常数，其值为2.179×10-18J。n=3红（Hα）n=4青（Hβ）n=5蓝紫（Hγ）n=6紫（Hδ）Balmer线系借助于氢原子光谱的能量关系式可定出氢原子各能级的能量：6、核外电子运动的波粒二象性1927年，戴维森和革尔麦进行的电子衍射实验，证实了德布罗意的预言。一.德布罗意的预言（1924）假如光具有二象性，那么微观粒子在某些情况下，也能表现波动性。即微观粒子也必具有二象性。二象性──具有粒子性，又具有波动性的性质简称二象性。=——=——hmvhpλ——粒子
5、运动波长m——粒子质量v——粒子运动速度p——动量h—6.626×10-34J·s例：一个电子的质量为9.11×10-31kg，运动速度为１×106m·s-1，则电子运动的波长为：=——=———————=0.72810-9(m)=728pmhmv6.626×10-349.11×10-31×106电子衍射实验三.测不准原理（海森堡，1927）海森堡提出的测不准原理是波粒二象性的重要结论之一，其数学表达式为：△px·△x≥hh──谱朗克常数△x──表示微粒沿x方向的位置坐标的测不准量。△px──表示微粒沿x方向的动量测不准量。此式表明，要同时测准一个
6、微观粒子的位置和动量是不可能的例如，原子中电子的运动范围为10-10m,确定电子位置的测不量△x合理值为10-11m,电子的质量为9.11×10-31kg,则由5-7式可求出电子运动速度的测不准值：△px=△vx·m△vx≥————=———————————＝7.3×107m·s-1h△x·m6.63×10-349.11×10-31×10-11△vx已经大于电子的运动速度（106）,显然，电子的速度是不能确定的。也就是说，描述微观粒子的运动，不能用经典力学的运动轨道概念。1.SchrÖdinger方程SchrÖdinger方程与量子数解薛定谔方程式时
7、,为方便起见,将直角坐标(x,y,z)变换为球极坐标(r,,):x＝r·sin·cos，y＝r·sin·sin，z＝r·cos，r2＝x2+y2+z2球坐标与直角坐标的关系直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,θ,φ)的转换222zyxr++=cosrz=qsinsinry=φqcossinrx=φq()()φq,,,,rΨzyxΨ()()φq,YrR=变量r：0~∞变量：0~π变量：0~2π从薛定谔方程解出来的波函数，是球坐标的函数式，记为常将波函数分解为两个函数的乘积：电子在原子核外空间的运动状态，可以用波函数来描述，每一个
8、就表示电子的一种运动状态，通常把波函数称为原子轨道。2.四个量子数①主量子数n③磁量子数m④自旋量子数ms②角量子数n=1
