原子结构和元素周期律.ppt

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1、§1原子结构的认识史§2原子结构理论§3多电子原子的核外电子排布§4原子结构和元素周期律原子结构和元素周期律§1原子结构认识史公元前五世纪，希腊唯物主义哲学家得莫克利特提出“古原子说”十九世纪初，英国化学家道尔顿创立了“原子论”,简明而深刻地说明了质量守恒定律、定组成定律和倍比定律。化学的新时代随着原子论而开始，道尔顿成为近代化学之父。1897年英国科学家汤姆逊证明阴极射线是带负电的微粒——电子，并证明电子是物质普遍的组成要素。1904年他提出了原子的“枣糕模型”，并于1906年获得诺贝尔物理学奖。但枣糕模

2、型无法说明元素化学反应本质1911年卢瑟福通过α粒子流穿过金箔时，部分α粒子被散射的实验发现了原子核，提出“太阳系”原子模型，使人们对原子结构认识前进一大步。但它无法对元素发射光谱现象加以解释。Next阴极射线的性质与组成阴极管的材料无关返回返回氢原子光谱410.2nm434.1nm486.1nm656.3nm1900年德国物理学家普朗克提出量子理论：一个原子不能连续地吸收或发射能量，只能按某一最小能量一份一份地或按此最小能量的倍数吸收或发射能量。这种情况被称为能量的量子化（quantization），这个

3、能量最小单位被称为能量子。普朗克假说成为20世纪物理学研究的基础，他获得1918年诺贝尔物理学奖爱因斯坦的光量子学说§2原子结构理论2.1经典原子结构理论——玻尔(Bohr)理论氢原子中的电子只能在原子核周围确定半径圆形轨道中运动。电子在这些轨道上运动不吸收能量也不放出能量，即电子处于某种定态。在一定轨道上运动的电子有一定的能量。而能量只能取某些由量子化条件决定的数值，不能取处于两相临轨道之间的数值。能量最低的定态称基态，其余称激发态。E为能量；Z为核电荷数；n为量子数nEn/J1-2.17910-182

4、-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。一般情况下，电子尽可能处于能量最低轨道上。获得能量后可跃迁到激发态，激发态不稳定，电子会释放能量回到基态。原因：未完全摆脱经典力学的束缚，仍然用宏观物体的固定轨道来描述高速电子的运动状态成功地解释了氢原子和类氢原子(如He+、Li2+)的光谱现象,指出了核外电子运动的一个重要特性——能量的量子化，对近代原子结构理论的发展做出了重大贡献。获得1922

5、年诺贝尔物理学奖严重的局限性。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，更不能解释原子如何结合成分子的化学键的本质。波尔理论的优点和不足2.2近代原子结构理论1、电子的波粒二象性（wave-particlequality）1924年法国物理学家德布罗依在光的波粒二象性启发下提出所有微观粒子都具有波粒二象性电子束通过镍箔所得衍射图2、测不准原理（uncertaintyprinciple）1927年海森堡提出测不准原理：不可能同时准确测定微观粒子运动的位置和动量，位置测得越准，动量就测

6、得越不准，反之亦然。电子质量，电子在原子中运动速度约为，原子半径约，故电子坐标测定误差至少要小于才有意义，计算是多大？微观粒子运动不符合经典力学规律电子运动有规律但无法确定其运动轨迹概率——出现机会多少核外空间某些区域电子出现的机会多，概率大；核外空间某些区域电子出现的机会少，概率小概率密度——电子在原子核外某处单位体积内出现的概率3、微观粒子运动的统计性如1s的电子云小黑点较密的地方，概率密度较大，单位体积内电子出现的机会多。电子云——用小黑点的疏密表示电子出现概率密度的相对大小4、薛定谔方程――微粒的波

7、动方程薛定谔方程的解----波函数ψ（x，y，z）及对应的能量Ep137对薛定谔方程求解，可以得到一系列波函数Ψ１s、Ψ２s、Ψ２p.....Ψi，相应的能量值E１s、E２s、E２p.....Ei。方程的每一个解代表电子的一种可能运动状态Ψ的空间图象叫原子轨道为得到有意义的合理解，必须使波函数中某些常数的取值受特定的限制，这些受特定限制的常数称为量子数，它们是主量子数n、较量字数l、和磁量子数m。是描述核外电子在三维空间中运动状态的一个数学函数式量子数主量子数(n)表示电子在核外空间出现概率最大区域离核的远

8、近，是决定电子能力高低的主要因素n=1、2、3、4、5…..∞正整数n12345电子层第一层第二层第三层第四层第五层电子层符号KLMNOn值越小，该电子层离核越近，能级越低。角量子数(ι)表示原子轨道或电子云的形状。多电子原子中，它和主量子数共同决定电子的能量ι=0、1、2、3…..(n-1)的正整数ι０１２３４形状球形哑铃形花瓣形电子亚层符号spdfg同一电子层,ι值越小,该电子亚层能级越低。n１２３４ι０01