无机化学原子结构与元素周期律

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1、原子结构与元素周期率AtomicStructureandPeriodicLawofChemicalElements本章教学要求1．初步了解原子核外电子运动的近代概念、原子能级、波粒二象性、原子轨道和电子云概念。2．了解四个量子数对核外电子运动状态的描述，掌握四个量子数的物理意义、取值范围。3．熟悉s、p、d原子轨道的形状和方向。4．理解原子结构近似能级图，掌握原子核外电子排布的一般规则和s、p、d、f区元素的原子结构特点。5．会从原子的电子层结构了解元素性质，熟悉原子半径、电离能、电子亲和能和电负性的周期性变化。5.1核外电子的运动状态（1）5.1.1化学研究的对象宇宙纳米质

2、子材料（宇观）原子核夸克原子单质分子星体中子(离子)化合物电子微观（介观）宏观当今化学发展的趋势大致是：由宏观到微观，由定性到定量，由稳定态向亚稳态，由经验上升到理论并用理论指导实践，开创新的研究。哪些是关键性的问题呢？化学反应的性能问题;化学催化的问题;生命过程中的化学问题。5.1核外电子的运动状态（2）5.1.2亚原子粒子人们将组成原子的微粒叫亚原子粒子。亚原子粒子曾经也叫基本粒子,近些年越来越多的文献就将其叫粒子。迄今科学上发现的粒子已达数百种之多。与化学相关的某些亚原子粒子的性质名称符号质量/u电荷/e电子e–5.486×10–4–1质子p1.0073＋1中子n1.0

3、0870正电子e+5.486×10–4＋1α粒子α(氦原子的核)＋2β粒子β(原子核射出的e-)–1γ光子γ(原子核射出的电磁波)0卢瑟福α粒子散射实验1、根据α粒子散射实验现象分析（1）绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进——说明原子是中空的球体（2）极少数α粒子发生了偏转，偏转角超过90°——说明原子核带正电（3）有的α粒子甚至被弹回——说明原子核是一个体积小而坚硬的不能穿透的核（4）带相反电荷的电子并没有落到带正电荷的原子核上——说明电子在核四周作高速运动2、进一步分析：原子中存在着很小的带正电荷的核，原子的全部正电荷及几乎全部质量都集中在核里，只有电量和质量都较

4、大才会这样。3、结合实验结果和计算提出原子结构的行星模型（solarsystemmodel），即原子是由带正电荷的、质量很集中的、体积很小的原子核和在它周围运动着的带负电荷的电子组成的，就像行星绕太阳运转的一个体系。5.1核外电子的运动状态（3）5.1.3夸克根据1961年由盖尔-曼（GellM-Mann）建立的新模型，质子和中子都是由更小的粒子夸克组成的，但现有的理论还不能预言(当然更不用说从实验上证明)电子是可分的。某些最重要的夸克名称下夸克上夸克奇夸克粲夸克底夸克顶夸克符号duscbt电荷-1/3+2/3-1/3+2/3-1/3+2/3质量为质子的1/100或1/200

5、质子的200倍发现年代1974197719955.1核外电子的运动状态（4）连续光谱(自然光)电磁波连续光谱c=连续光谱(实验室)5.1核外电子的运动状态（5）5.1.4氢原子光谱系Ba紫蓝青红lmer5.1核外电子的运动状态（6）氢原子光谱:线谱5.1核外电子的运动状态（7）巴尔麦(J.Balmer)经验公式(1885)1511v3.28910(-)222n:谱线波长的倒数,波数(cm-1).瑞典物理学家Balmer(1825-1898)n:大于2的正整数.当n=3,4,5,6分别对应氢光谱中↓↓↓↓H、H、H、H、Balmer系5.1核外电子的运动状态（

6、8）里得堡(Rydberg)------瑞典1913c11111R(-)Rc(-)H22H22nnnn1212n1=1,2…n2：n2>n1的正整数Rydberg(1854-1919)：谱线的频率(s-1)瑞典物理学家RH：里得堡(Rydberg)常数1.097×107m-1Allelementshaveuniqueemissionspectra125.1核外电子的运动状态（8）5.1.5Boher理论1913年，丹麦物理学家玻尔总结当时最新的物理学发现（普朗克的黑体理论和量子概念、爱因斯坦的光子论、卢瑟福原子带核模型等）基础上，建立了氢原子核外电子运动模型

7、，解释了氢原子光谱，称为玻尔理论。①1900年，德国科学家Planck提出了著名的量子论。Planck认为在微观领域能量是不连续的，物质吸收或放出的能量总是一个最小的能量单位的整倍数。这个最小的能量单位称为能量子。②1905年瑞士科学家Einstein在解释光电效应时，提出了光子论。Einstein认为能量以光的形式传播时，其最小单位称为光量子，也叫光子。光子能量的大小与光的频率成正比。5.1核外电子的运动状态（9）E=h式中E为光子的能量，为光子的频率，h为Planck常数，其值为6.62610