10-原子结构与周期表A

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1、第七章原子结构与周期表7.1原子结构理论的发展简史一、中国古代－约400BC－300BC墨子：称物质的微粒为“端”，意思是不能再被分割的质点庄子：有一本著作《庄子·天下篇》中却提到了物质无限可分的思想：“一尺之槌，日取其半，万世不竭”。意思是说，一个短棍今天是一尺，明天取一半，余二分之一尺，后天取一半，余四分之一尺，以此类推，永远没有尽头。二、古希腊德谟克利特(Democritus约460BC～370BC)原子概念的提出三、道尔顿(J.Dolton)的原子理论---19世纪初四、卢瑟福(E.Rutherford)

2、的行星式原子模型---19世纪末五、近代原子结构理论---氢原子光谱7.1.4汤姆生(J.J.Thomson,1856-1940,UK)HHeRaisinpuddingNegativeelectronspositivepudding布丁原子模型7.1.5卢瑟福(E.Rutherford,1871-1937,NewZealand)行星式原子模型RutherfordExperiment.mov7.2核外电子的运动状态学习线索：氢原子光谱→玻尔原子结构理论→实物粒子的“波粒二象性”→量子力学对核外电子运动状态的描述—薛

3、定谔方程。7.2核外电子的运动状态(续)一、氢原子光谱连续光谱(continuousspectrum)线状光谱(原子光谱)(linespectrum)氢原子光谱（原子发射光谱）7-1氢原子的Bohr模型1.1连续光谱和线状光谱连续光谱（自然界）氢气高压放电产生的连续光谱（实验室）7-1氢原子的Bohr模型1.1连续光谱和线状光谱图4氢光谱仪及氢原子可见光线状光谱图(原子发射光谱)410nm434nm486nm656nm问题：这些线谱和H原子的结构有什么联系？氢原子光谱（续）连续光谱和原子发射光谱(线状光谱)比较原

4、子发射光谱(线状光谱)HgLiCdSrCaNa:波数(波长的倒数=1/,cm-1).n:大于2的正整数.RH:也称Rydberg常数,RH=R/cRH=1.09677576107m-1巴尔麦(J.Balmer)经验公式一、氢原子光谱（续）一、氢原子光谱（续）（一）氢原子光谱特点1.不连续的线状光谱2.谱线频率符合=R（7.1）式中，频率(s-1),Rydberg常数R=3.2891015s-1n1、n2为正整数，且n1

5、3、4、5红外光谱区（Paschen、Bracker、Pfund系）氢原子光谱3个系列跃迁E光子=E2–E1=h=hc/氢原子光谱:光谱线能级E光子=E2–E1=h=hc/（二）经典电磁理论局限性：经典电磁理论：电子绕核作高速圆周运动，发出连续电磁波→连续光谱，电子能量↓→坠入原子核→原子湮灭实验事实：氢原子光谱是线状（而不是连续光谱）；原子没有湮灭。二、玻尔（N.Bohr）原子结构理论1913年，丹麦物理学家N.Bohr提出。根据：M.Planck量子论（1890）；A.Einstein光子学说（190

6、8）；D.Rutherford有核原子模型。二、玻尔（N.Bohr）原子结构理论(续)（一）要点：3个基本假设1.核外电子运动的轨道角动量（L）量子化（而不是连续变化）：Planck常数h=6.62610-34J.s符合这种量子条件的“轨道”（Orbit）称为“稳定轨道”。电子在稳定轨道运动时，既不吸收，也不幅射光子。（一）要点：3个基本假设（续）2.在一定轨道上运动的电子的能量也是量子化的：（6.3）（只适用于氢原了或类氢离子:He,Li2+,Be3+…)或:（6.3.1）n=1,2,3,4…;Z—核电荷数（

7、=质子数）（一）要点：3个基本假设（续）3.原子在正常或稳定状态时，电子尽可能处于能量最低的状态—基态（groundstate）。对于H原子，电子在n=1的轨道上运动时能量最低—基态，其能量为：3.电子在不同轨道之间跃迁（transition）时,会吸收或幅射光子，其能量取决于跃迁前后两轨道的能量差：E光子=E2–E1=h=hc/（6.4）（真空中光速c=2.998108m.s-1）代入（6.3.1）式，且H原子Z=1,则光谱频率为：里德堡常数R=3.2891015s-1,与（6.1）式完全一致。这就

8、解释了氢原子光谱为什么是不连续的线状光谱。（一）要点：3个基本假设（续）1.很好的解释了氢原子发射光谱2.只限于解释氢原子或类氢离子（单电子体系）的光谱，不能解释多电子原子的光谱。3.人为地允许某些物理量（电子运动的轨道角动量和电子能量）“量子化”，以修正经典力学（牛顿力学）。（二）玻尔模型的局限性量子化学:电子运动－几率（一）光的波动性光是电磁波E＝h=hc/