化学原理[3]-原子结构-2.ppt

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1、3.2.3微观粒子的波粒二象性光的二象性17世纪末，牛顿和惠更斯分别提出了光的微粒说和波动说。电子的波粒二象性LouisdeBroglie1892-1987，法国1924年提出，电子等微观粒子除具有粒子性外，同样具有波动性。这种波被称为物质波(德布罗意波)。根据电子衍射图计算得到的电子射线的波长与deBroglie预期的波长一致。1927年，美国戴维森（Davission）和革末（Germer）以及英国的汤姆孙(G.P.Thomson)1937年诺贝尔奖1929年诺贝尔奖波粒二象性是微观粒子的运动特征。需要用量子力学来描述。电子的粒子性与波动

2、性定量的联系了起来。任何运动质点，包括宏观物体都可以按照deBroglie式计算它们的波长。deBroglie物质波的意义海森堡测不准原理经典力学:可用准确的位置和动量描述宏观物体的运动微观粒子:？电子的质量：9.110-28g电子的速度：3108m原子的空间：10-8cmWernerHeisenberg1901-1976，德国不可能同时而又准确的测量粒子的位置和动量，位置的不确定程度(x)和动量的不确定程度(p)之间有：1927年，Heisenberg提出了测不准原理：1932年诺贝尔奖重要暗示——不可能存在Rutherford和B

3、ohr模型中行星绕太阳那样的电子轨道。测不准关系不是限制人们的认识限度，而是限制经典力学的适用范围。说明微观体系的运动有更深刻的规律在起作用，这就是量子力学所反应的规律。思考与回顾考虑如何计算运动速度为104ms-1的粒子的波长?微粒运动的特点是什么？证明这些特点的实验基础是什么？电子质量为9.110-31kg，运动速度为5.9105ms-1,电子的波长是多少？3.2.4波函数和原子轨道Schrodinger方程-微粒的波动方程电子的波动性可以看成是粒子性统计的结果。微观粒子的运动，虽然不能同时准确测定其位置和速度，但它空间某一范围

4、出现的几率可用统计方法描述。微观领域内，具有波动性的粒子要用波函数来描述。波函数描述的是微观粒子在空间某范围内出现的几率。ErwinSchrödinger1887-1961，奥地利：波函数x、y、z：空间三维坐标方向m：微观粒子(电子)的质量E：微观粒子(电子)的总能量V:微观粒子(电子)的势能波函数是空间坐标的函数1933年诺贝尔奖把微观粒子的粒子性与波动性有机地融合在一起，更能真实地反映出微观粒子运动状态。可以解出一系列波函数ψ，代表电子在原子中的各种运动状态。解薛定谔方程的目的，就是求状态函数ψ和与这个状态相对应的能量E。Sch

5、rodinger方程的意义*Schrodinger方程的求解简介(1)坐标变换：p(x,y,z)p(r,,)(2)分离变量：径向部分角度部分(3)为保证解的合理性，引入三个参数(量子数)：n,l,m解得的不是具体的数值，而是包括三个参数(n,l,m)和三个变量(r,θ,φ)的函数式n,l,m(r,θ,φ)，每一个解对应着某一种运动状态及相应的能量。n=1，2，3，…l=0，1，2，3，…，(n-1)m=0，1，2，3，…，l波函数和原子轨道波函数是量子力学中描述核外电子运动状态的函数式，一定的波函数表示电子的一种运动状态，

6、也叫原子轨道。1,0,01s2,0,02s2,1,02pz1s轨道2pz轨道2s轨道一般把与l=0，1，2，3，…对应的波函数称为s，p，d，f，…态：波函数就是原子轨道，原子轨道只是代表原子中电子运动状态的一个函数，代表核外电子的一种运动状态。每一种原子轨道(即每一种波函数)都有与之相对应的能量。

7、

8、2表示空间某处单位体积内电子出现的概率，即概率密度。

9、

10、2的空间图像就是电子云的空间分布图像。对于氢原子或类氢离子：小结3.2.5概率密度和电子云概率密度(

11、

12、2)：由理论计算得到，电子在原子核外空间某点附近单位体积内出现的

13、概率。电子云：概率密度的形象化图示，是

14、

15、2的图像。氢原子的1s电子云示意图可以用统计的方法描述电子在核某一区域内出现机会的多少。概率：电子在空间内出现的几率。概率密度：单位体积内出现的概率。

16、

17、2：电子在核外空间出现的概率密度，通过理论计算得到。电子云：

18、

19、2的空间图像。是从统计的概念出发，对核外电子出现的概率密度作形象化的图示。要掌握的几个概念：s电子云(l=0的状态)球形对称，处于s状态的电子，它在核外空间中半径相同的各个方向上出现的概率相同。p电子云(l=1的状态)哑铃形，3种空间取向。d电子云(l=2的状态)*f电子云(l=3

20、的状态)3.2.6波函数的空间图象径向部分角度部分径向分布球面的面积：4r2球壳薄层的体积：4r2r概率密度：

21、

22、2球壳内发现电子的概率：4r2

23、

24、