原子的电子结构与元素周期系-7h.ppt

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1、第1章原子的电子结构与元素周期系*本章作业1.1原子的内部结构——基本粒子1.2原子的电子结构1.4原子结构参数的周期性1.3原子能级和原子光谱关系1.1原子的内部结构——基本粒子原子是化学变化的基本单元，了解原子的内部组成、结构和性能，是理解化学变化本质的前提条件。原子由原子核与核外电子组成，原子核又由质子和中子组成原子组成微粒的名称、符号以及它们的基本物理量一、原子的内部组成原子内部微粒的名称与符号电荷质量Q/CQ/aum/kgm/au原子核质子1.60210×10-19+11.67252×

2、10-271836中子001.67482×10-271839核外电子1.60210×10-19-19.1091×10-311*原子单位定义物理量原子单位定义长度1au=a0=5.29177×10-11m（Bohr半径）质量1au=me=9.109382×10-31kg（电子静质量）电荷1au=

3、e

4、=1.6021764×10-19C（电子电荷）能量1au==27.2114eV(真空中两个电子相距a0的势能)角动量1au=h/2π=1.05457×10-34J.s*根据原子的有关数据，可以得到如下

5、几个重要概念1．体积关系与质量关系原子的半径约为10-l0m，原子核的半径仅为10-15~10-14m，原子核的体积V核和原子体积v原子之比为V原子/V核＝(10-l0)3/(10-15~10-14)3＝1012~l5原子核的体积只有原子体积的1/1012~15，而原子核的质量却占了原子质量的99.9%以上，所以原子核的密度非常大1×l013g/cm3(既1×l07吨/cm3）一般物质的密度只有(1~2)×l00g/cm3数量级爱因斯坦(Einstein)的质能联系方程可见：原子核内蕴藏着异常巨

6、大的潜能。原子正是通过其巨大质量的核和核电荷对化学反应施加影响。因此原子核的性质决定了原子的种类和性质*2．电荷关系原子序数(Z)＝核内质子数＝核电荷数＝核外电子数既：质子数相同的原子属于同种元素但质子数相同的原子，中子数不一定相同，这意味着同种元素中可能含有不同的原子（同位素原子）3．元素与核素将质子数相同的一类单核粒子统称为同一种元素，用元素符号E表示（如C、Cl、Zn）将质子数和中子数都相同的单核粒子称为同一种核素，用核素符号AZE表示，Z—质子数，A—核子数(质子数与中子数之和)，A近似

7、等于原子质量的数值，又称为质量数*4．原子的质量核素的一个中性原子处于基态的静止质量，称为核素的原子质量，符号为ma。例如126C核素的原子质量为ma(126C)＝1.9927×10-26kg定义：126C核素中性原子基态时的静止质量的1/12为统一的原子质量常数，符号为mu。以mu的数目作为统一的原子质量单位，符号为u，即mu＝ma(126C)/12＝1u＝1.9927×10-26kg/12＝1.6605655×10-27kg由于同种元素中含有不同的核素，而不同核素的质量各异，故用相对原子质量

8、Ar(E)表示元素原子的质量(简称原子量)。既：Ar(E)＝∑x(AZE)ma(AZE)/mu式中：x(AZE)为对应核素的摩尔分数（丰度），ma(AZE)为对应核素的原子质量，mu为统一的原了质量常数(1u)，因此相对原子质量是量纲为一的量*例题1.已知计算氯元素的相对原子质量Ar(Cl)。解：Ar(Cl)=(0.7573×34.96885u＋0.2427×36.96590u)/mu=35.453u/1u=35.4535.同位素与同量素同一元素的不同核素互称为该元素的同位素同位素按其性质可分为

9、稳定同位素(如126C和136C是稳定同位素)和放射性同位素两类(如146C是放射性同位素)放射性同位素是指它们会自发地放出某种射线，而自身衰变为其他元素的同位素放射性同位素放出的射线通常有三种：α射线、β射线和γ射线α射线为氦核流(42He2+)，带2个单位正电荷，质量数为4，它的穿透力较小β射线为电子流(0-1e)，能穿透皮肤表层γ射线是波长极短、穿透力很强的电磁波从一种元素的原子自发变成另一种或几种元素的原子的过程称为原子的衰变:如*原子衰变释放的是原子能，而化学反应所释放的是分子能物质进

10、行原子衰变是等量物质进行化学反应所释放能量的几百万倍以上质量数相同而质子数不同(原子序数不同)的核素互称为异序同量素，简称为同量素，例如4018Ar、4019K、4020Ca互为同量素二、原子核外电子运动的基本特征原子的核外电子属于微观粒子，与宏观物体相比，电子的质量极微(仅为9.1×l0-31kg)，运动范围极小(原子半径仅为l0-10m)，而运动速度极高(约108m/s)，因此，微观粒子并不服从已经为人们普遍接受的经典力学(牛顿力学)的基本原理，而具有自身的基本特征（一）微观粒子的量子化特征