无机化学课件8原子结构.ppt

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1、§8.1原子结构的Bohr理论§8.2微观粒子运动的基本特征§8.3氢原子结构的量子力学描述第八章原子结构§8.4多电子原子结构§8.5元素周期表§8.6元素性质的周期性第二篇物质结构基础8.1.1历史的回顾8.1.3Bohr原子结构理论8.1.2氢原子光谱§8.1原子结构的Bohr理论8.1.1历史的回顾Dalton原子学说(1803年)Thomson“西瓜式”模型(1904年)Rutherford核式模型(1911年)Bohr电子分层排布模型(1913年)量子力学模型(1926年)1.光和电磁辐射8.1.2氢原子光谱红橙黄绿青蓝紫2.氢

2、原子光谱用如图所示的实验装置，可以得到氢的线状光谱，这是最简单的一种原子光谱。HαHβHγHδ氢原子光谱的特点是在可见区有四条比较明显的谱线，通常用H，H，H，H来表示，见下图。不连续光谱，即线状光谱其频率具有一定的规律n=3,4,5,6式中2，n，3.289×1015各代表什么意义？经验公式：氢原子光谱特征：8.1.3Bohr原子结构理论Plank量子论(1900年)：微观领域能量不连续。Einstein光子论(1903年)：光子能量与光的频率成正比Ｅ＝hνＥ—光子的能量ν—光的频率h—Planck常量，h=6.626×10-34

3、J·sBohr理论(三点假设)：①核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动,且不辐射能量；②通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最低——基态；原子获得能量后，电子被激发到高能量轨道上，原子处于激发态；③从激发态回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。E：轨道能量原子能级n=3红（Hα）n=4青（Hβ）n=5蓝紫（Hγ）n=6紫（Hδ）Balmer线系其它线系式中：RH为Rydberg常数，其值：能级间能量差RH=2.179×10-18J氢原子各能级的能量：…玻尔理论对于代表氢原子线状光谱规律性的Rydberg公式经验公式的解释，是

4、令人满意的。玻尔理论极其成功地解释了氢原子光谱，但它的原子模型仍然有着局限性。玻尔理论虽然引用了Planck的量子论，但在计算氢原子的轨道半径时，仍是以经典力学为基础的，因此它不能正确反映微粒运动的规律，所以它为后来发展起来的量子力学和量子化学所取代势所必然。8.2.1微观粒子的波粒二象性8.2.2不确定原理与微观粒子运动的统计规律§8.2微观粒子运动的基本特征1924年，deBroglie关系式1927年，Davisson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。E=hν,p=h/λ8.2.1微观粒子的波粒二象性8.

5、2.2不确定原理与微观粒子运动的统计规律1927年，Heisenberg不确定原理Δx—微观粒子位置的测量偏差Δp—微观粒子的动量偏差微观粒子的运动不遵循经典力学的规律。xv≥h/2πm但是对于m=0.01kg的宏观物体，例如子弹，h/2πm的数量级为10-32。假设位置的测量偏差x达到10-9m，这个精度完全满足要求，其速度的测量偏差v尚可以达到10-23ms-1。这个偏差已经小到在宏观上无法觉察的程度了。对于电子来说，其m=9.1110-31kg,h/2πm的数量级为10－4。原子半径的数量级为10－10m左右，因此核外电

6、子位置的测量偏差x不能大于10-12m，这时其速度的测量偏差v一定大于108ms-1。这个偏差过大，已接近光速，根本无法接受。微观粒子的波动性与粒子行为的统计性规律联系在一起，表现为：微观粒子的波动性是大量微粒运动表现出来的性质，即是具有统计意义的概率波。这种统计的结果表明，对于微观粒子的运动，虽然不能同时准确地测出单个粒子的位置和动量，但它在空间某个区域内出现的机会的多与少，却是符合统计性规律的。从电子衍射的环纹看，明纹就是电子出现机会多的区域，而暗纹就是电子出现机会少的区域。所以说电子的运动可以用统计性的规律去进行研究。要研究电子

7、出现的空间区域，则要去寻找一个函数，用该函数的图象与这个空间区域建立联系。这种函数就是微观粒子运动的波函数。1926年奥地利物理学家E.Schrödinger建立了著名的微观粒子的波动方程，即Schrödinger方程。描述微观粒子运动状态的波函数，就是解Schrodinger方程求出的。8.3.2量子数§8.3氢原子结构的量子力学描述8.3.3概率密度与电子云8.3.4原子轨道与电子云的空间图像8.3.1Schrodinger方程与波函数••8.3.1Schrodinger方程与波函数••Schrödinger方程是一个二阶偏微分方程

8、代数方程的解是一个数；微分方程的解是一组函数；对于Schrödinger方程，偏微分方程来说，它的解将是一系列多变量的波函数的具体函数表达式。而和这些波函数的图象相关的空间区域