大学基础化学课件工科03原子结构.ppt

《大学基础化学课件工科03原子结构.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章原子结构3.1核外电子运动的特殊性3.2核外电子运动状态的描述3.3原子核外电子的排布和元素周期表3.4元素性质的周期性掌握内容：四个量子数的取值及相互制约关系，用四个量子数描述某电子的运动状态；一般元素的核外电子分布式和价层电子构型；根据元素的价层电子构型或电子分布式推测元素在周期表中的位置(周期、族、区)、原子序或最高氧化值(或相互推测)；掌握元素若干性质在周期表中的变化规律。熟悉(理解)内容：微观粒子运动的规律及测不准原理；理解每周期元素数目依次为2、8、8、18、18、32，每一电子层电子最大容量为2n2；熟悉原子轨道和电子云的角度分布图及意义；屏蔽效应及钻穿效应，能级分裂及能级

2、交错现象。了解内容：薛定谔方程和波函数；波函数与原子轨道的关系；电子云与几率密度的关系。基本要求P263-265：习题2、3、4、8、9作业3.1核外电子运动的特殊性3.1.1氢原子光谱与玻尔理论氢原子光谱(HydrogenAtomicSpectrum)H434.0H486.1H656.2H410.2氢原子光谱特征:①不连续的、线状的②有规律1885年，瑞士物理学家Balmer:式中：R=1.097373107m-1—里德堡常数n：为大于2的正整数n=3、4、5、6H、H、H、H1913年，瑞典物理学家里德堡：经典力学无法解释氢原子光谱Bohr理论(1913年)基础：Pl

3、anck的量子论：物质吸收和发射能量是不连续的，即量子化的。吸收和发射能量最小的单位是光量子Einstein的光子学说认为光既是一种波，但又具有粒子性Bohr理论的内容：核外电子只能在具有确定半径和能量的特定轨道上运动。在一定轨道中运动的电子具有一定的能量，称定态。能量最低的称基态，其余称激发态。处于定态的电子既不吸收能量，也不发射能量。电子从一个定态跳到另一个定态时，要放出或吸收辐射能。式中：E:轨道的能量ν：辐射光的频率h:Planck常数6.626210-34J·s辐射能的频率与两定态的能量差E的关系为：式中：a0=52.9pm—玻尔半径A=2.17910-18J当电子从高能态跃

4、至低能态时，辐射能的频率为：玻尔理论的局限性：不能解释多电子原子光谱和氢原子光谱的精细结构1924年：LouisdeBroglie认为：电子等微观粒子也具有波粒两象性质量为m，运动速度为v的粒子，相应的波长为：3.1.2微观粒子的波粒两象性1927年，Davissson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。3.1.3测不准原理1927年，德国物理学家Heisenberg提出具有波动性的微观粒子和宏观物体有着完全不同的运动特点，不能同时确定它们的位置和动量x·Ph式中：x—粒子位置的测不准值P—粒子动量的测不准值h—Planck常数对质量为10克的宏观物体，若

5、x=0.01cm对电子，m=9.1110-31千克，x=10-9cm3.2核外电子运动状态的描述3.2.1SchrÖdinger方程式中：ψ—波函数(wavefunction)E—总能量V—势能m—电子的质量x,y,z—空间直角坐标直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,,)的转换三个量子数(quantumnumber)主量子数(n)n=1、2、3、……角量子数(l)l=0、1、2、……、n–1磁量子数(m)m=0、1、2、……、l3.2.2原子轨道和原子轨道的角度分布图原子轨道(orbital)n=1：ψ1,0,0n=2：ψ2,0,0对应于电子的一种运动状态的一种波函数称为一个原

6、子轨道光谱学上：l=0,1,2,3…分别称为s,p,d,f…态1s轨道2s轨道2p轨道ψ2,1,-1、ψ2,1,0、ψ2,1,1氢原子轨道与三个量子数的关系nlm轨道名称轨道数目1001s12002s11-1,0,12p33003s11-1,0,13p32-2,-1,0,1,23d54004s11-1,0,14p32-2,-1,0,1,24d53-3,-2,-1,0,1,2,34f7原子轨道的角度分布图氢原子的若干波函数(a0为玻尔半径)轨道ψ(r,,)R(r)Y(,)0°30°60°90°120°cos10.8660.50-0.5YpzA0.866A0.5A0-0.5Axz

7、+–306090Pz轨道角度分布图注：原子轨道角度分布图在讨论化学键形成和分子构型时有重要作用xz+s轨道xy+–py轨道xz+–px轨道xz+–pz轨道xy++––dxy轨道yz++––dyz轨道xz++––dxz轨道xz++––dz2轨道xy++––dx2-y2轨道py轨道px轨道pz轨道dz2轨道dx2-y2轨道dxy轨道dyz轨道dxz轨道小结：原子轨道的角度分布图中，必须出现与其下