天津大学无机化学课件第五章原子结构与元素周期性

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1、第一节原子与元素无机化学多媒体电子教案第五章原子结构和元素周期性第一节原子与元素9/16/20211课件5-1-3原子轨道能级5-1-3原子轨道能级日光通过棱镜分光，可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫连续变化的谱带装有低压高纯H2(g)的放电管所发出的光,通过棱镜分光后，在可见光区波长范围内，可以观察到不连续的四条谱线aa为连续光谱氢原子光谱δγβαnm410.2434.1486.1656.3aaHHHH为带状光谱9/16/20212课件氢原子中的电子在原子核周围有确定半径和能量的圆形轨道中运动。电子在这些轨道上运动不吸收能量或放出能量波尔氢原

2、子模型nEn/J1-2.17910-182-5.4510-193-2.4210-194-1.3610-195-8.7210-206-6.0510-20n越小,离核越近,轨道能量越低,势能值越负n9/16/20213课件处于激发态的电子不稳定，要跳回到能量较低的轨道,以光的形式放出能量(即光谱谱线对应的能量)正常状态下，原子中的电子尽可能在离核最近、能量最低的轨道上运动(基态)波尔氢原子模型基态　　　　　　　激发态(电子处于能量较高的状态)吸收能量(跃迁)放出能量En(2)-En(1)=hνh—Planck常数ν—光的频率9/16/

3、20214课件０-0.445-0.605-0.872-1.36-2.42-5.45-21.79E/10-19J∞7654321n121.6nm120.6nm97.25nm94.98nm93.78nm93.14nm656.5nm486.1nm434.1nm410.2nm397.2nmHHHHHαβγδε如　氢原子光谱中的Hα线En2-En1=hνh—Planck常数ν—光的频率ν===4.571014s-1En3-En2-2.4210-19J-(-5.4510-19J)h6.62610-34J·sλ3→2===656.5nmν3→24.

4、571014s-1c(光速)3108m·s-19/16/20215课件严重的局限性。只能解释单电子原子(或离子)光谱的一般现象，不能解释多电子原子光谱成功地解释了氢原子和类氢原子(如He+、Li2+)的光谱现象,推动了原子结构的发展波尔氢原子模型波尔理论的缺陷，促使人们去研究和建立能描述原子内电子运动规律的量子力学原子模型9/16/20216课件第二节原子结构的近代概念第五章原子结构和元素周期性第二节原子结构的近代概念无机化学多媒体电子教案9/16/20217课件原子结构的近代概念电子的波粒二象性概率和概率密度原子轨道电子云量子数9/16

5、/20218课件5.2.1电子的波粒二象性20世纪初人们已经发现，光不仅有微粒的性质，而且有波动的性质，即具有波粒二象性。1924年，LouisdeBroglie(德布罗意)认为：质量为m,运动速度为υ的粒子，相应的波长为：λ=h/mυ=h/p，h=6.626×10-34J·s，Plank常量。1927年，Davissson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。9/16/20219课件5.2.2概率和概率密度概率：电子在原子核外空间某处出现的机率。量子力学认为，原子中个别电子运动的轨迹是无法确定的，亦即没有确定的轨道

6、，这一点是与经典力学有原则的差别。但是原子中电子在原子核外的分布还是有规律的：核外空间某些区域电子出现的概率较大，而另一些区域电子出现的概率较小。概率密度：电子在原子核外空间某处单位体积内出现的概率。9/16/202110课件5.2.3原子轨道1.波函数SchrÖdinger方程9/16/202111课件直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,θ,φ)的转换222zyxr++=cosrz=qsinsinry=φqcossinrx=φq()()φq,,,,rΨzyxΨ()()φq,YrR=9/16/202112课件在量子力学中是用波函数和与其对

7、应的能量来描述微观粒子的运动状态的.原子中电子的波函数ψ既然是描述电子云运动状态的数学表达式,而且又是空间坐标的函数,其空间图象可以形象地理解为电子运动的空间范围,俗称”原子轨道”.为了避免与经典力学中的玻尔轨道相混淆,又称为原子轨函(原子轨道函数之意),亦即波函数的空间图象就是原子轨道,原子轨道的数学表达式就是波函数.9/16/202113课件波函数的物理意义Ψ2：原子核外出现电子的概率密度。电子云是电子出现概率密度的形象化描述。9/16/202114课件2.原子轨道角度分布图将波函数的角度分布部分（Y）作图，所得的图象就称为原子轨道的角度

8、分布图。如氢原子的1s轨道的波函数为：Ψ1s=(1/πa03)1/2e-r/a0其中径向部分为：R10(r)=2(1/a0)3/2*e-r/a0角度部分为：Y00=