现代化学基础课件第一章.ppt

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1、第一章原子结构和元素周期表1§1.1氢原子光谱和微观粒子运动的特征1.1.1氢原子光谱和波尔理论1.氢原子光谱当原子被电火花、电弧、火焰或其它方法激发时，能够发出一系列具有一定频率（或波长）的光谱线，这些光谱线就构成了原子光谱。2原子光谱的特点：一是譜线锐利，这就表明原子不是以连续的方式发射和吸收能量，而是以一定的频率发射和吸收能量；二是具有高度的特征性。也就是说，原子光谱是线状光谱，且每种原子的光谱都有确定的特征频率。1861年KirchoffandBunsen碱金属光谱1885年Balmer氢原子光谱称为波数R是Rydberg常数，其值为10

2、967758.1cm-131911年Rutherford提出原子模型，认为原子是由带正电荷的原子核核绕核运动的电子组成。行星原子模型经典电磁理论氢原子光谱矛盾原子毁灭连续光谱4黑体辐射(BlackbodyRadiation)MaxPlanck黑体是指全部吸收外来电磁波的物体。当加热时又能发射出各种电磁波，称为黑体辐射。Planck(1901),Quantumhypothesis:(Plankconstanth=6.626210-34J∙s)5光电效应(Photo-electronicEffect)AlbertEinstein入射光的频率v必须超过

3、某一阀值v0才能发射电子，此阀值v0与被照金属有关。发射电子与入射光强度无关。发射电子的动能与入射光频率v呈线形关系。6Einstein(1905),withPlanck’squantumhypothesis光的能量是不连续的，是量子化的。光为一束以光速c行进的光子流,光的强度取决于单位体积内光子的数目，即取决于光子的密度。光子不但由能量，还有质量m既然光子有质量，就必有动量p光子与电子撞时服从能量守恒与动量守恒定律。Einstein光子学说7逸出功临阈(yu)频率82.玻尔理论1913年，Bohr综合了Planck的量子假说，Einstein的光

4、子说和Rutherford的原子有核模型提出了原子的量子论1.原子存在于具有确定能量的稳定态（定态），定态中的原子不辐射能量。能量最低的叫基态，其余的叫激发态。2.只有当电子从一个定态跃迁到另一个定态时，才发射或吸收辐射能。其发射或吸收频率v是唯一的，满足Bohr的量子论NielsBohr91.1.2微观粒子的波粒二象性光的波粒二象性ParticlePropertyWaveProperty实物微粒是指静止质量不为零的电子，质子，中子，原子和分子等。2.实物粒子的波粒二象性10假设对于实物微粒,上述关系式也成立粒子应当具有波粒二象性粒子的行为应当用波

5、函数的形式加以描述deBroglie,1923deBrogile关系式11ElectrondiffractionDavissonandGermer1927,BellLab.Electrondiffraction,ThefirstevidenceofdeBroglie’sHypothesis122.海森堡不确定原理Heisenberg,1925粒子的坐标和动量无法同时精确测定(确定),其误差的乘积不小于Planck常数h粒子的能量和时间也无法同时精确测定(确定)粒子的任何两个“互补的”物理量无法同时精确测定(确定)Heisenberg’sUncert

6、aintyPrinciple133.波粒二象性的统计解释玻恩（Born）,1926物质波的“统计规律”电子的波动性反映了微观粒子在空间区域出现的概率的大小。微观粒子波概率波14§1.2氢原子核外电子的运动状态1.2.1波函数假设1：波函数ψ对于一个微观体系，它的状态和有关情况可以用波函数ψ（x,y,z,t)来表示。ψ是体系的状态函数，是体系中所有粒子的坐标函数，也是时间函数。不含时间的波函数ψ（x,y,z)称为定态波函数。量子力学理论是描述微观粒子运动规律的科学，它包含若干基本假设15几率（propability):Probabilityoffin

7、dingaparticleinthevolumeelementdxdydzaboutthepoint(x,y,z)attimet几率密度（probabilitydensity):Probabilityperunitvolume波函数的物理意义161.Ψ必须是连续的（ContinuousandDifferentiable）2.Ψ必须是单值的（Single-valued）3.Ψ必须是有限的，且平方可积的（Finite)Normalized归一化：合格波函数的条件意义：电子在整个运动空间出现的总几率为1。171.2.2波动方程——薛定谔方程18直角坐标与

8、球坐标的变换19变量分离m磁量子数l角量子数n主量子数量子数20单电子原子波函数21原子轨道及其符号波函数轨道经典力学中描