西北大学无机化学.ppt

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1、第1章原子结构和元素周期表Chapter1AtomicStructureandPeriodicTableofElements本章教学要求:1．初步了解原子核外电子运动的近代概念、原子能级、波粒二象性、原子轨道（波函数）和电子云概念.2．了解四个量子数对核外电子运动状态的描述，掌握四个量子数的物理意义、取值范围.3．熟悉s、p、d原子轨道的形状和方向.4．理解原子结构的近似能级图，掌握原子核外电子排布的一般规则和s、p、d、f区元素的原子结构特点.5．会从原子的电子层结构了解元素性质，熟悉原子半径、电离

2、能、电子亲合能和电负性的周期性变化.1.1亚原子粒子（subatomicparticles）原子是组成分子和物质的基本单元，是化学中应用最广泛，也是最基本的粒子之一。所谓原子结构，故名思议，就是弄清楚原子是由哪些微粒组成，这些微粒在原子内部是如何排列，以及他们之间的关系。原子亚原子粒子——组成原子的微粒通称亚原子粒子，通常是指电子、中子、质子、粒子、粒子、光子。亚原子粒子又叫基本粒子，还叫微观粒子已发现的基本粒子达数百种。常见的有下述7种。注意：μ为原子的质量单位，1μ=1.6605×10-27kge

3、为元电荷，数值1.602×10-19C（库仑）质量数——是一种数值，是核中质子和中子的总和。相对原子质量——元素的平均原子质量与核素12C原子质量的1/12之比。（即原子量）夸克（quarks）——组成质子或中子的更小粒子。1961年由盖尔-曼（GellM-Mann）建立的新模型，质子和中子都是由更小的粒子夸克组成的，但现有的理论还不能预言（当然更不用说从实验上证明）电子是可分的.几种基本粒子的发现正电子——是一个带正电荷的电子，其质量为0，发射正电子时，核的质量数不同，而原子序数减1，发射一个正电子

4、相当于将核中一个质子转变为中子。暗物质——人们无法看得见的物质（也是微粒）。1.2波粒二象性—赖以建立现代模型的量子力学概念(wave-particleduatity—afundamen-talconceptofquantummechanics)一般来说，微观粒子（亚原子粒子）都具有波粒二象性。所谓波粒二象性是指波动性和粒子性，合称波粒二象性。进一步讲就是：波具有微粒性，而微粒又具有波动性。1.2.1波的微粒性最常见的波是电磁波，光是电磁波的一种表现形式。光有紫外光、红外光、可见光等，它们与X-射线、

5、γ-射线、微波和无线电波等的区别仅在于各自波长的长短不一。（1）光的波动性同学们不难理解,光具有波动性。其最主要的表现形式：日光可被分光棱镜分成红、橙、黄、绿、青、兰、紫七种颜色。Theelectromagneticspectrum760nm以前为红外区，400nm-760nm之间可见光区，400nm以后为紫外区。特点：①波长连续性红、橙、黄、绿、青、兰、紫七种颜色，其光波长是连续的，不间断的。②能发生折射和衍射现象折射：光遇到障碍物时发生弯曲传播。衍射：光经过光栅后，发生衍射，在屏幕上产生明暗相间的

6、条纹。Schematicdrawingsofdiffractionpatternsbylight,X-rays,andelectrons光栅明暗相间的条纹（2）光的粒子性粒子性——具有质量的粒子的性质。为什么说光具有粒子性呢，可以从光电效应来理解。光电效应(photoelectriceffect)当某些波长的光照射到特定的金属表面上时，发射出电子(又叫光电子)。光子转变成电子，电子又具有质量，说明光子也具有质量（质量守恒定律），因而光具有粒子性。Thephotoelectriceffect1900年，

7、普朗克（PlankM）提出了表达光的能量E和频率ν之间的方程，后人称为普朗克方程：E=hνE——光子能量，h——普朗克常数，6,6262×10-34J·s，ν——频率。普朗克认为，能量象物质微粒一样，是不连续的，物质吸收或发射的能量总是量子能量（hν）的整数倍，即1hν，2hν，3hν，……，而不可能是任何非整数倍，即能量量子化。同学们以后一提到量子化，马上要与不连续联系在一起。（3）普朗克方程和爱因斯坦相对论中的质能公式爱因斯坦在相对论中，又提出了微观粒子的能量与质量的关系式(质能公式)，即：E=m

8、c2E——能量；c——速率；m——质量。普朗克方程与质能公式联立：该式称之为德布罗意（LouisdeBroglie）关系式。该式很好地解释了光的波粒二象性:左边，动量表明粒子性。右边，波长表明波动性。1.2.2微粒的波动性电子是微观粒子（亚原子），因为它有质量，所以具有微粒的性质，那么如何理解电子具有波的性质呢？1924年，法国物理学家德布罗意（LouisdeBroglie）在光的波粒二象性的启发下，指出：实物粒子、电子、原子等也具有波粒二象性。他给出了