《大学原子结构讲解》PPT课件

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1、§3-1核外电子的运动状态§3-2核外电子的排布和元素周期系§3-3元素基本性质的周期性第三章原子结构2021/10/61§3-1核外电子的运动状态一、氢原子光谱和玻尔理论二、微观粒子的波粒二象性三、波函数和原子轨道四、几率密度和电子云五、波函数与电子云的分布图2021/10/62一、氢原子光谱和玻尔理论2021/10/63原子原子核（正电）核外电子（负电）核反应中发生变化化学反应中发生变化1.连续光谱与不连续光谱连续:某些物理量的变化没有最小单位.t,l,v,s不连续:某些物理量的变化有最小单位.电量

2、q不连续是微观世界的重要特征，是量子化条件。2021/10/64白光做光源连续光谱：包含所有不同波长的光谱2021/10/65不连续光谱（原子光谱或线状光谱）每种元素的原子都有自己的特征光谱，不同元素的原子光谱各不相同----光谱分析。单原子（离子）气体做光源2021/10/662.氢原子光谱—巴尔麦公式700600500400λ/nmHαHβHγHδ4条谱线频率分别为：656.5nm,486.1nm,434.0nm,410.2nm2021/10/67所有区域（红外、紫外、可见）[思考题]：由公式能看出

3、谱线频率有何特征？氢原子光谱的谱线频率不是任意变化的，而是随着两个正整数的改变而做跳跃式的变化，即氢原子光谱为不连续光谱。实验结论2021/10/68理论要点3.玻尔理论2021/10/69⑴稳定轨道：核外电子是在一些符合一定条件的轨道上运动。这些轨道具有固定的能量P=mυr=nh/2π，称稳定轨道。在此轨道上运动的电子不放出能量，也不吸收能量。⑵轨道能级：不同的稳定轨道能量不同，电子离核越远，能量越高。离核最近的轨道能量最低，称基态；电子获得能量跃迁到离核较远、能量较高的状态为激发态。氢：E=-13.

4、6/n2(ev)（n为正整数）2021/10/610n=1,E1=-13.6ev,r1=12×52.9pm(玻尔半径）n=2,E2=-13.6/4（ev）,r2=22×52.9pmn=3,E3=-13.6/9（ev）,r3=32×52.9pm随着n的增加，电子离核越来越远，能量越来越高，n为量子数，当n→∞，意味着电子完全脱离原子核的电场引力，E=0（最大）n=1,电离能=13.6×1.6×10-22×6.02×1023=1311.6kJ·mol-12021/10/611⑶激发态原子发光的原因处于激发态

5、的电子极不稳定，它会迅速回到能量较低的轨道，并以光子的形式释放出能量。所以激发态原子能发光。紫外可见光2021/10/612理论推导与实验结果完全相同。即波尔理论能较好地解释氢原子光谱产生的原因和规律性。电子运动频率的理论推导2021/10/613由于n只能取正整数，所以波长是不连续的，即为不连续光谱。Hα：λ=656.5nm2021/10/614波尔理论的缺陷：只能解释单电子原子或离子光谱的一般现象，不能解释谱线的分裂和多电子原子光谱，更不能用它进一步研究化学键的形成等。2021/10/615二、微观

6、粒子的波粒二象性1.光的波粒二象性2.电子的波粒二象性1924年德布罗意预言：一些实物粒子(如电子、中子、质子等)也具有波粒二象性，其波长为=h/m衍射和干涉-波动性光电效应-粒子性2021/10/616电子衍射实验证明了电子具有粒子性和波动性。波粒二象性是微观粒子的基本属性之一。电子衍射2021/10/6173.测不准原理德国物理学家海森保提出微观粒子的位置与动量之间存在着测不准关系，即x·ph/2，x·υh/2m(h为普朗克常数：6.62610-34，x和p分别为位置和动量

7、不确定量)。根据测不准原理，粒子位置的测量准确度越大（x越小），其动量的准确度就会愈小（p越大），反之亦然。问题：为什么宏观物体不具有波粒二象性？如：1克运动速度为300米/秒的子弹表现波动性时波长约为10-26nm。2021/10/618对于宏观物体m=10克的物体，x=0.1mm（已相当准确），10-28m.s-1，远远小于可测量的限度范围，表明测不准原理对于宏观物体实际上不起作用。对于电子,m=9.11×10-31Kg,其大小数量级为10-10m，则其位置的合理准确度至少要达到x≥

8、10-11m，根据测不准原理，电子速度的不准确度为6106m.s-1，这已与电子的本身速度相当。2021/10/619确定电子位置的同时，其速度就测不准，要同时测准其位置和速度是不可能的表明电子运动的固定轨道已不复存在。否定了玻尔理论中核外电子运动有固定轨道的观点。2021/10/620三、波函数和原子轨道1.薛定谔方程-微观粒子运动所遵循的基本方程ψ（波塞）-波函数：不是具体的数，而是描述微观粒子运动状态的数学表达式。是空间坐