普通化学课件第五章.ppt

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1、第五章物质结构基础普通化学15.1.1核外电子运动的特殊性5.1.2原子核外电子排布5.1.3原子的电子层结构和元素周期表5.1.4元素基本性质的周期性5.1原子结构5.2化学键5.4分子间相互作用力5.3分子空间构型2本章重点5元素周期表与元素性质的周期性1微观粒子的波粒二象性3核外电子排布周期性2四个量子数4核外电子排布能量三原则6离子键、金属键、共价键7杂化轨道理论和分子的空间构型8分子间作用力与氢键3近代原子结构理论的研究是从最简单的氢原子光谱开始的连续光谱和线状光谱(原子光谱）①不连续的、线状的，②是很有规律的.氢原子光谱特征:5.1原子结构图片来源于暨南大学化学系分析化

2、学教研室制作PPt4氢原子核内只有一个质子，核外只有一个电子，它是最简单的原子。在氢原子内，这个核外电子是怎样运动的？这个问题表面看来似乎不太复杂，但却长期使许多科学家既神往又困扰，经历了一个生动而又曲折的探索过程。1、爱因斯坦的光子学说2、普朗克的量子化学说3、氢原子的光谱实验4、卢瑟福的有核模型1913年，28岁的Bohr在的基础上，建立了Bohr理论.5.1.1核外电子运动的特殊性1.玻尔理论5玻尔原子模型要点：定态轨道概念：核外电子运动取一定的轨道，在此轨道上运动的电子不放出也不吸收能量。轨道能级的概念：不同定态轨道的能量是不同的，离核近能量低，离核远能量高，轨道的不同能量

3、状态称为能级，正常状态下，电子在低能轨道上称为基态，获能量后可到高能轨道上，成为激发态。6玻尔理论成功解释了氢原子和类氢原子光谱，缺陷是不能解释多电子原子光谱。激发态原子发光的原因：激发态原子不稳定，当跃迁到低能级时，释放出能量，以光的形式释放出来，不同元素的原子发光时，各有特征的光谱。轨道能量量子化概念：轨道间能量差值是不连续的，轨道能量是不连续的，即核外电子运动的能量是量子化的。表征微观粒子运动状态的某些物理量的能量在不连续的变化，称为量子化。7光的波粒二象性1905年爱因斯坦提出了光子学说，圆满地解释光电效应。光作为一束光子流，其能量表示为E=h，光不仅具有波动性，而且具有

4、粒子性。波粒二象性是光的本性。爱因斯坦的质能关系式为：和E=h可以给出光子的波长和动量p之间的关系式：2.微观粒子的波粒二象性其中p是光子的动量，是光子的波长，c是电磁波在真空中的传播速度，h是普朗克常数8微观粒子的波粒二象性1924年，法国物理学家德布罗依预言，假如光具有波粒二象性，那么微观粒子在某些情况下，也能呈现波动性。左边是电子的波长，表明它的波动性特征，右边是电子的动量代表它的粒子性，通过普朗克常数把电子的粒子性和波动性定量地联系起来，这就是电子的波粒二象性。91927年，美国物理学家戴维逊在进行电子衍射实验时发现高速运动的电子束穿过晶体光栅投射到感光底片上时，得到

5、的不是一个感光点，而是明暗相间的条纹，与光的衍射图相似，证实了电子的波动性。电子衍射实验示意图感光屏幕薄晶体片电子束电子枪衍射环纹101926年，奥地利物理学家薛定谔提出了描述电子运动状态的数学表达式，即著名的微观粒子运动方程—薛定谔方程。式中:为波函数,是空间坐标，，的函数是体系总能量；V是势能，m是电子的质量，h是普朗克常数。方程中m，E，V体现电子的微粒性，体现波动性。3.波函数和原子轨道11直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,θ,φ)的转换222zyxr++=cosrz=qsinsinry=φqcossinrx=φq12其中:R(r)为波函数的径向部分,是电子离核距离r的函

6、数；Y(,)为波函数的角度部分,是两个角度和的函数。()()φq,,,,rΨzyxΨ=()()φq,YrR=波函数＝径向函数×角度函数13从薛定谔方程中求出的具体函数形式，即为方程的解。它是一个包含n,l,m三个常数项的三变量的函数，常表示为：n,l,m－量子数n,l,m三个量子数是薛定谔方程有合理解的必要条件。14波函数是描述核外电子在空间运动状态的数学函数式，即一定的波函数描述电子一定的运动状态。原子轨道是波函数的空间图像，即原子中一个电子的可能的空间运动状态。波函数的意义：是描述原子核外电子运动状态的数学函数式，是空间坐标x,y,z的函数，每一个波函数叫原子轨道。每

7、一个函数有一相对应的能量波函数没有明确的直观的物理意义，但是表示电子在核外空间某处出现的几率，即几率密度。15描述原子中各电子的状态（指电子所在的电子层和原子轨道的能级、形状、伸展方向以及电子的自旋方向等）需要四个参数。主量子数（n）描述电子层能量的高低次序和离核远近的参数。n可为零以外的正整数。n=1，2，3…每个值代表一个电子层：主量子数(n)12345电子层第一层第二层第三层第四层第五层电子层符号KLMNOn值越小，该电子层离核越近，其能级越低。4.量子数16确