原子结构与元素周期律课件.ppt

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1、基础化学授课教员张欣荣杨峰第三章原子结构和元素周期律本章内容解决的问题2.微观粒子的特点是能量变化的不连续性，即量子化的，因此，要求掌握描述原子核外电子运动状态的四个量子数；1.用量子力学的观点去理解原子核外电子运动的特点；3.掌握核外电子排布的周期性变化规律及元素性质的周期性变化规律，且能利用它解释一些化学问题。3.1原子结构1911年，卢瑟福通过粒子的散色实验，提出了核原子模型：原子原子核核外电子（Z）质子（Z）中子（A-Z）质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）核电荷数由质子数决定：核电荷数=质子数=核外电子数X质量数：如果电子的质量不计，原子相对

2、质量的整数部分就等于质子相对质量（取整数）与中子相对质量（取整数）之和。符号为A。ZA代表一个质量数为A，质子数为Z的原子。核素：具有一定数目的质子和中子的原子。元素：具有相同质子数的同一类原子。同位素：同一元素的不同核素互称同位素。例：氢元素有H(氕)、H(氘)、H(氚)3种同位素。121113原子结构理论的发展1803年英国道耳顿的原子论：原子是不可分割的最小单元。1904年英国剑桥大学的Thomson应用磁性弯曲技术发现了电子。1911年Thomson的学生Rutherford通过α粒子撞击金箔时，只有极少一部分α粒子发生散射的实验证明了原子核的存在

3、。Rutherford“行星系式”原子模型原子由原子核（质子+中子）和绕核作高速运动的电子组成。原子核好比太阳，电子好比绕太阳运动的行星，电子绕核高速运动。1.绕核运动的电子应不停地连续辐射,得到连续光谱,但实际得到的是不连续光谱。无法解释：2.电子因运动而辐射能量,并不断减少,电子运动的轨道半径也将不断减少，最终，电子坠入核内，原子毁灭。但事实是原子并没有毁灭。1913年，丹麦物理学家玻尔在卢瑟福的原子结构模型的基础上，应用普朗克的量子论和爱因斯坦的光子学说建立了玻尔原子结构模型，成功的解释了氢原子光谱，推动了原子结构理论的的发展。1.光和电磁辐射红橙黄

4、绿青蓝紫3.2.1氢原子光谱和Bohr理论3.2核外电子运动的量子力学表示方法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-紫等没有明显分界线的光谱，这类光谱称为连续光谱。连续光谱（自然界）2.氢原子光谱1913年，Rutherford的学生玻尔Bohr在研究氢原子光谱（在真空光电管中充入稀薄的氢气，并高压放电）时发现，它是一条不连续的线状光谱。HδHγHβHα410.2434.0486.1656.3不连续光谱,即线状光谱其频率具有一定的规律经验公式（巴尔末公式）：氢原子光谱特征：Rydberg常数RH=1.093107m-1n

5、1、n2为正整数，且n1

6、groundstate)，其它能量较高的定态称为激发态(excitedstate)。1.量子化假设:原子核外的电子只能在某些符合量子化条件(nh/2)的轨道上运动.(n=1,2,3…)玻尔的氢原子模型的优缺点:优点：成功运用了量子化观点；成功解释了氢原子光谱。缺点：没有完全摆脱经典力学,只限于解释氢原子或类氢离子（单电子体系）的光谱，不能解释多电子原子的光谱,因此不能完全反映微观粒子的全部特性和运动的规律。因此Bohr理论被称为旧量子论。量子力学的现代概念是法国L.deBroglie、德国Heisenbergw和奥地利SchrodingerE等创立的。1

7、924年，法国物理学家德布罗意(L.deBroglie)在光具有波粒二象性的启发下，提出了电子、质子、中子，包括原子等微观实物粒子与光一样也有波粒二象性。这些实物粒子波，称为物质波。问：物质波的波长与物质的质量，能量是什么关系？3.2.2电子的波粒二象性wave-particleparalleism物质波的德布罗意关系式：电子的m=9.11×10-31kg，v=106m.s-1电子波的波长：λ=727pmp为微观粒子的动量,m质量,v速度。该关系式把电子等实物粒子的粒子性(mv)和波动性很好地联系在一起。L.deBroglie因此获得了1929年诺贝尔物理

8、奖。1927年美国物理学家戴维逊(Davisson)和革末(Ger