基础化学第九章课件.ppt

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1、第九章原子结构9.1核外电子运动状态9.2多电子原子核外电子的排布9.3元素周期律本章作业P264：4，51911年卢瑟福根据a粒子轰击原子实验，建立了有核原子模型。原子中央有一个体积非常小的、带正电荷的原子核；在原子核周围很大空间里存在着围绕原子核运动的电子。卢瑟福模型的局限其二，是它不能说明元素的线状光谱产生的原因。据该原子模型，能量的释放应是不间断的，观察到的原子光谱应是连续的带状光谱，这与实验观察到的间隔的线状光谱不符。其一，是电子以极大的速度绕核运动，辐射能量（电磁波），则轨道半径越来越小，

2、最后在非常短的时间内掉在原子核上，引起原子毁灭，称为“原子的塌陷”。9.1.1电子的波粒二象性9.1.2波函数与SchrÖdinger方程9.1.3几率密度和电子云9.1核外电子的运动状态9.1.1电子的波粒二象性1.量子化特征:氢原子光谱原子光谱:激发态原子发射出来的光谱氢光谱由一系列不连续的谱线组成.量子化特征:能量不连续最小的基本量--量子(1)氢原子光谱太阳光或白炽灯发出的白光，通过玻璃三棱镜时，所含不同波长的光可折射成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等没有明显分界线的光谱，这类光谱称为连续光谱。原

3、子（包括氢原子）得到能量（高温、通电）会发出单色光，经过棱镜分光得到线状光谱。即原子光谱属于不连续光谱。每种元素都有自己的特征线状光谱。氢原子光谱如图所示。四条谱线的波长、频率的关系式一并列出。氢原子光谱的特征：★不连续光谱，即线状光谱。★其频率具有一定的规律。Balmer经验公式：n=3,4,5,6氢原子光谱H434.0H486.1H656.2H410.2n=3、4、5、6H、H、H、H经典力学无法解释氢原子光谱（2）玻尔理论丹麦物理学家Bohr1913年丹麦物理学家Bohr发表了

4、原子结构理论的三点假设：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。通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最低—基态；原子得能量后，电子被激发到高能轨道上，原子处于激发态。从激发态回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。内容E4E3E2E1跃迁假设4321hν=E初–E未轨道假设4321玻尔理论的局限：1.多电子原子光谱2.氢原子的精细光谱波尔理论的成就1.成功地解释了氢原子的线状光谱，它对氢原子光谱谱线频率的计算与实验结果很吻合。2.首先提出了电子运动能量的量子化概念。1924年

5、，法国年轻的物理学家L.deBroglie(1892—1987)指出，对于光的本质的研究，人们长期以来注重其波动性而忽略其粒子性；与其相反，对于实物粒子的研究中，人们过分重视其粒子性而忽略了其波动性。2.微观粒子的波粒二象性质量为m,运动速度为v的粒子,相应的波长为：1927年，deBroglie的预言被电子衍射实验所证实，这种物质波称为deBroglie波。研究微观粒子的运动时，不能忽略其波动性。微观粒子具有波粒二象性。感光屏幕薄晶体片衍射环纹电子枪电子束电子衍射实验示意图用电子枪发射高速电子通过薄

6、晶体片射击感光荧屏，得到明暗相间的环纹，类似于光波的衍射环纹。3.测不准原理:德国物理学家海森堡提出如果微粒的运动位置越准确，则相应的速度越不容易测准确。事实上一切物体的运动都有这样的规律。　对宏观物体而言可以忽略，而微观粒子不可忽略。对质量为10克的宏观物体，若x=0.01cm对电子，m=9.1110-31千克，x=10-9cm∴对宏观物体可同时测定位置与速度∴若m非常小，则其位置与速度是不能同时准确测定的9.1.2薛定谔方程与四个量子数ErwinSchrodinger,奥地利物理学家1.薛定

7、谔方程(1926)－量子力学中描述核外电子在空间运动的数学函数式，即原子轨道E－轨道能量（动能与势能总和）m—微粒质量，h—普朗克常数x,y,z为微粒的空间坐标(x,y,z)波函数直角坐标(x,y,z)转换为球坐标波函数是描述电子运动状态的数学表达式,而且又是空间坐标的函数,其空间图象可以形象的理解为电子运动的空间范围,即我们平常所说的“原子轨道”.结论:波函数的空间图象就是原子轨道,原子轨道的数学表达式就是波函数.２波函数的物理意义Ψ：描述原子核外电子运动的方式Ψ2:原子核外电子出现的几率密度为

8、了得到有意义的合理解,需要引入几个常数项.即主量子数、角量子数、磁量子数。3.四个量子数(1)主量子数n，n=1,2,3…正整数，它决定电子离核的远近和能级。(2)角量子数l，l=0,1,2,3…n-1，以s，p，df对应的能级表示亚层，它决定了原子轨道或电子云的形状(3)磁量子数m，原子轨道在空间的不同取向，m=0,1,2,3...l,一种取向相当于一个轨道，共可取2l+1个数值。m值反应了波函数(原子轨道)或电子云在空间的伸展方向(4)自旋量