原子的电子层结构和元素周期律.ppt

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1、第二章原子结构第一节核外电子运动的特殊性一、历史回顾二、核外电子运动的特殊性三、波函数四、电子云五、四个量子数第二节核外电子排布规律一、多电子原子轨道能级二、核外电子排布原理第三节原子的电子层结构和元素周期律一、原子结构与元素周期律的关系二、元素性质的周期性内容提要1.掌握用四个量子数描述核外电子运动状态的方法。2.掌握核外电子的排布及原子结构与元素周期系的关系。掌握元素某些性质的周期性。3.熟悉波函数、原子轨道、电子云的概念，熟悉原子轨道和电子云的角度分布图。4.了解核外电子运动的特殊性。了解多电子原子产生能级交错的

2、原因。教学基本要求历史回顾核外电子运动的特殊性波函数电子云四个量子数一二三四五第一节核外电子运动的特殊性(一)道尔顿(J.Dolton)的原子理论---19世纪初一、历史回顾(二)汤姆逊发现带负电荷的原子(三)卢瑟福的行星式原子模型(四)近代原子结构理论-----玻尔原子模型第一节核外电子运动的特殊性道尔顿认为：1.一切物质都是原子组成，原子不能再分割；2.同一种元素的原子在质量、形态等方面完全相同；第一节核外电子运动的特殊性3.原子以简单的比例结合成化合物；汤姆逊原子模型通过阴极射线的偏转实验，发现了带有负电荷的电子

3、，从而打破了原子不可分割的观点。人们对物质结构的认识开始进入了一个重要发展阶段。第一节核外电子运动的特殊性卢瑟福原子模型“行星模型”或有核原子结构模型。该模型中，把微观的原子看成“太阳系”，带正电的原子核好比“太阳”，电子在原子核外绕核旋转，就象行星绕着太阳运动一样。原子核占有全部正电荷和几乎全部的原子质量。第一节核外电子运动的特殊性玻尔的氢原子模型1.氢原子结构理论的基本假说n=1n=2n=3n=4（2）跃迁（3）不连续（1）分层第一节核外电子运动的特殊性1)行星模型:假定氢原子核外电子处在一定的线性轨道上绕核运行，

4、正如太阳系的行星绕太阳运行一样。2)量子化条件:玻尔假定，氢原子核外电子的轨道不是连续的，而是分立的。3)定态假设:基态激发态跃迁第一节核外电子运动的特殊性2.玻尔理论解决的问题（1）原子的稳定性（2）阐明了氢原子光谱的不连续性氢原子光谱的一部分第一节核外电子运动的特殊性(一)微观粒子的波粒二象性微观粒子既具有波的性质又具有粒子的性质称为波粒二象性。电子就是具有粒子性和波动性这样双重性质的物质。P=mc=h/c=h/二、核外电子运动的特殊性电子衍射实验，得到一系列明暗相间的环──衍射环纹，证实电子具有波动性。第一节

5、核外电子运动的特殊性2.不确定原理微观粒子，不能同时准确测量其位置和动量测不准原理来源于微观粒子运动的波粒二象性，是微观粒子的固有属性。电子的位置虽然测不准,但可以知道它在某空间附近出现的几率，因而可以用统计的方法和观点,考察其运动行为，用电子出现在核外空间各点的几率分布图来描述。第一节核外电子运动的特殊性1926年薛定谔建立了著名的描述微观粒子运动状态的量子力学波动方程：－量子力学中描述核外电子在空间运动的数学函数式，即原子轨道E－轨道能量m—微粒质量h—普朗克常数x,y,z为微粒的空间坐标(x,y,z)波函数三

6、、波函数第一节核外电子运动的特殊性用波函数的数学形式描述核外电子的运动状态不如用其图像更直观，常用原子轨道的角度分布图来描述核外电子的运动状态，波函数的角度分布图又称为原子轨道的角度分布图第一节核外电子运动的特殊性第一节核外电子运动的特殊性原子轨道的角度分布图四、电子云电子的波函数的意义比较好的解释是统计解释，量子力学引入了电子云的概念。电子云的物理意义：黑点较密的地方表示电子出现的机会多。第一节核外电子运动的特殊性电子云的角度分布图电子云的角度分布图比波函数的角度分布图略“瘦”些。电子云的角度分布图没有‘’‘’。

7、作为波函数的符号，它表示原子轨道的对称性，因此在讨论化学键的形成时有重要作用。原子轨道的角度分布图有‘’‘’。这是根据的解析式算得的。它不表示电性的正负。第一节核外电子运动的特殊性薛定谔方程式的解为系列解，每个解都有一定的能量E和其相对应，且每个解ψ都要受到三个常数n，l，m的规定。称n，l，m为量子数。主量子数n角量子数l磁量子数m自旋量子数ms1234五、四个量子数第一节核外电子运动的特殊性(一)主量子数n取值：n=1，2，3，……；物理意义：n值的大小表示电子的能量高低。n值越大表示电子所在的层次离核较远，电

8、子具有的能量也越高。对于n=1，2，3，…分别称为第第一能层，第二能层，第三能层…n12345·对应电子层第一层第二层第三层第四层第五层·第一节核外电子运动的特殊性(二)角量子数l取值：l=0，1，2，……n-1；物理意义：l表示电子云的形状。角量子数01234亚层符号spdfg轨道形状球形哑铃型花瓣型第一节核外电子运动的特殊性主