无机化学 原子结构和元素周期律 习题课.ppt

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1、第六章原子结构与元素周期律习题课化学学院张志明1本章内容小结书后习题习题册习题课外习题2本章内容小结一、氢原子光谱与Bohr理论二、微观粒子的波粒二象性三、Schrödinger方程四、概率密度和电子云五、原子核外的电子排布六、元素周期律和元素性质的周期性3一、氢原子光谱与Bohr理论氢原子光谱特征：不连续的，线状的；有规律的Rydberg公式：当n1=2,n2=3,4,5,6时，计算所得频率即为氢原子光谱中可见光区的四条谱线频率。4Bohr理论主要假设：(a)核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动，且不辐射能量；(b)通常保持能量最低——基态；(c)获能量激发——激发态；(d)从激发

2、态回到基态释放光能。5玻尔理论的成功之处：满意地解释了实验观察的氢原子光谱和类氢原子（He+,Li2+,B3+）光谱；说明原子的稳定性；计算氢原子的电离能：电子由n=1→n=∞，即电子脱离原子核的引力6玻尔理论的局限性：不能解释精细结构（每条谱线是由二条紧邻的谱线组成）；·不能解释原子光谱在磁场中的分裂；·不能解释多电子原子的光谱。7二、微观粒子的波粒二象性de.Broglie提出微观粒子具有波粒二象性德布罗意关系式：通过电子衍射实验(Davisson和Germer)证实8海森伯格不确定原理（测不准原理）：不可能同时测得微观粒子的精确位置和动量(由于其具有波粒二象性)。Δx•Δp≥h/2或

3、Δx•Δv≥h/2m物质波是统计波（微观粒子运动的统计规律）9三、Schrödinger方程核外电子运动的状态服从Schrödinger方程解此方程可得：微观粒子的能量E；波函数ψ。ψ为描述特定微粒运动状态的波函数，即电子在核外空间运动状态的数学表达式，是空间坐标的函数，也叫原子轨道。10也可将Schrodinger方程变为球极坐标，采用变量分离，写成注意：1）解氢原子的Schrödinger方程只能得n,l,m，以后从实验中引入了第四个表征电子自旋的量子数ms；2）Schrödinger方程只能得出单电子原子系统的精确解——波函数。112.四个量子数量子数可取值意义主量子数n1,2,3

4、n正整数(1)确定电子的能量；(2)确定电子出现几率最大处离核的距离。角量子数l0,1,2,(n1)(1)确定原子轨道的形状；(2)与n一起确定多电子原子的轨道能量。磁量子数m0,1,2,l确定原子轨道在空间的取向。自旋量子数ms1/2描述电子绕自轴旋转的状态。四个量子数的取值和意义12四、概率密度和电子云ψ——原子轨道(描述核外电子的运动状态)；

5、ψ

6、2——概率密度(电子在原子空间某点附近单位体积内出现的概率)；电子云——

7、ψ

8、2的图象(电子概率密度的形象化描述)。13电子云的形状s电子云是球形对称的。p电子云是哑铃形，沿着某一个轴的方向上概率密度最大，电子云主

9、要集中在这个方向上。在另两个轴上电子云出现的概率很小，几乎为零，在核附近也几乎是零。py和pz与px相似，只是方向不同。d电子云是花瓣形。f电子云的形状更复杂。14五、原子核外的电子排布1.屏蔽效应1)定义：在多电子体系中，由于某电子受其它电子的排斥作用，导致有效核电荷降低，从而削弱了核电荷对该电子的吸引。这种作用称为屏蔽效应。2)结果：在多电子体系中，n相同而l不同的轨道，发生能级分裂，即：Ens

10、：0.85（4）小于(n-1)层对ns，np：1.00（5）d，f左侧：1.00162.钻穿效应：外层电子受核的吸引钻到靠近原子核的内部空间运动的现象，称为钻穿效应。各亚层电子钻穿能力大小为ns>np>nd>nf。钻穿效应的存在，不仅直接说明了能级分裂的原因，而且还可以解释所谓‘能级交错’现象：17电子钻穿作用越大，它受到其它电子的屏蔽作用就越小，受核的吸引力就越强，因而能量就越低。所以,n相同l不同的各亚层轨道的能量顺序为Ens

11、轨道能级图(1)Pauling能级图：将所有的原子轨道共分成七个能级组第一组1s第二组2s2p第三组3s3p第四组4s3d4p第五组5s4d5p第六组6s4f5d6p第七组7s5f6d7p其中除第一能级组只有一个能级外，其余各能级组均以ns开始，以np结束。组内能级间能量差小，能级组间能量差大徐光宪规则：对于一个能级，其(n+0.7l)值越大，则能量越高；而且该能级所在能级组的组数，就是(n+0.7l)的整数