7第七章+原子的电子结构1

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1、第七章原子的电子结构1803年Dalton原子学说（原子是不可分割的最小微粒）19世纪发现电子(阴极射线)1874年斯通尼(G.J.Stoney)把在导线内流动的电的基本单元称为电子1897年汤姆逊(J.J.Thomson)通过带电粒子在电场和磁场中的运动规律，测出了电子的荷质比：e/me=1.75881961011C·kg-11906年米立根(R.A.Millikan)悬浮油滴法测定出电子的电荷：e=1.602177310-19C电子的质量:me=9.1110–31kg1904年，汤姆逊提出了第一个原子模型：枣糕模型原子犹如一个体积颇大的带正电球体，一

2、定数量的电子均匀地分布在这个球体中，与球内的正电荷中和，因而整个原子呈电中性。松软的蛋糕P.71911年卢瑟福(E.Rutherford)粒子散射实验(盖革和马斯登)核型原子模型粒子：He2+质量数4V=1.60107ms-1金箔104号元素约万分之一个别推测：（1）原子中存在带正电的基本粒子，而且质量比较大，但体积很小（个别折回）；（2）大部分空间是空的（大部分直线通过）核型原子模型：原子中心有一个很小的正电荷核心，称为原子核，原子的全部质量几乎都集中在原子核上，而数量和核电荷数相等的电子围绕着原子核运行。电磁波谱1.氢原子光谱与玻尔理论可见光区：4

3、00nm700nm紫外区：10nm400nm红外区：700nm1000m氢原子光谱紫外区可见区红外区397.007410.120434.010486.074656.210氢原子光谱是线光谱（可见区有5条谱线），而不是连续的带光谱，这一实验结果不符合经典电磁学理论。按照经典电磁学理论，电子绕核作圆周运动，原子不断发射连续的电磁波（即原子光谱），故原子光谱应该是连续的；而且电子的能量逐渐降低，最后坠入到原子核里去，使原子不复存在。1885年巴尔默(J.J.Balmer，瑞士的中学老师)上述五条谱线的波长可以用一个简单公式表示：=B=364.6nmn=3

4、=656.210nmn=4=486.074nmn=5=434.010nmn=6=410.120nmn=7=397.007nm1890年里德堡(J.R.Rydberg)提出了描述氢光谱的通用公式为:(波数)==n:正整数,n2>n1,R=1.09737107m-1(里德堡常数)n1=1,n2=2,3,4,……赖曼(Lyman)系远紫外区n1=2,n2=3,4,5,……巴尔默(Balmer)系可见区n1=3,n2=4,5,6,……派兴(Paschen)系近红外区n1=4,n2=5,6,7,……勃拉克(Bracket)系红外区n1=5,n2=6,7,8,…

5、…芬德(Pfund)系红外区Planck旧量子论(1900):物质吸收或者释放能量不是连续的，而是量子化的,也就是说,能量只能按某一个最小单位一份一份地吸收或者释放的。这一最小的能量单位称为“能量子”。光的能量单位称为“光量子”或“光子”。光子的能量大小E光=h=C/总能量E总=nh玻尔理论（1913）中的两个重要假设1.量子化条件：核外电子只能在有确定半径和能量的特定轨道上运动，而且每一个稳定轨道的角动量P是量子化的，它等于h/2的整数倍P=nh/(2)P=mvr定态轨道的半径：r=nh/(2mv)r=定态轨道半径n=不连续的正整数h=Plan

6、ck常数（6.62610-34J•s）m=电子的质量v=电子的运动速度2.频率条件：电子在这些轨道上运动时并不辐射出能量，电子在不同轨道之间跃迁时，原子会吸收或辐射能量（光子），并且光子的能量为跃迁轨道的能量之差。E光=E=E2E1E光=h=c/E=hc/在此假设基础上运用牛顿力学原理,计算出氢原子各定态轨道的半径和能量.在定态上，向心力和离心力达平衡：=因为：mevr=nh/(2)所以:v=nh/(2mer)=r==a0(a0=)r=a0n2/Za0：波尔半径，52.9pm（即0.529Å）Z：核电荷数；n：正整数氢原子或类氢原子（单电子

7、离子：He+,Li2+,Be3+等）氢原子各定态轨道的半径:r=a0n2n=1r=52.9(1)2=52.9pmn=2r=52.9(2)2=212pmn=3r=52.9(3)2=477pmn=4r=52.9(4)2=634.8pm电子在各定态的总能量E为:E=Ek+EpEk=Ep=-=E=Ek+Ep=-=-EhEh(其中Eh=)=-氢原子或类氢原子（单电子离子：He+,Li2+,Be3+等）各定态轨道的能量:Eh=27.2eV=1a.u.Eh:哈特里能；a.u.：能量的原子单位e:1.60210-19CZ：核电荷数；n：正整数氢原子各定态轨道的能量:Eh=2

8、7.211396eV=1a.u.Eh: