原子结构和元素周期系课件.ppt

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1、第1章原子结构1.2原子核外电子排布和元素周期系1.3原子结构与元素的性质1.1核外电子的运动状态1.1.1氢原子光谱和玻尔模型1.连续光谱——连续分布的带状光谱。如白光经分光镜后得到的光谱紫外区可见光区红外区H∞λ/nm364.6397.0410.2434.0486.1656.3HδHγHβHα2.氢原子光谱氢原子光谱的特点：（1）谱线的不连续性——线状光谱（2）从每一条谱线的频率可以得到相应谱线的能量。能量具有不连续性经典物理学无法解释线状光谱的不连续性。原因：经典物理学的研究对象——宏观物体质量大、体积大、运动速率远小于光速。原子光谱由电子（属

2、微观粒子）产生质量小、体积小、运动速率等于或接近光速。3.普朗克（Plank)量子化概念：物质吸收或辐射能量是不连续的，是按照一个基本量或基本量的整数倍吸收或辐射能量，这种情况称为量子化。这个最小的基本量称为能量子或量子。物质吸收或放出的能量是h的整数倍，即1h,2h,3h,……,nh.n=1，2，3，……,正整数量子的能量（E）与辐射的频率（）成正比，E=hh——普朗克常数，h=6.62610-34J.s;——频率，s-1。4.玻尔模型（1）电子在原子核外特定的轨道（有确定的半径和能量）上运动，电子处于稳定的状态（定态），即不吸收能

3、量，也不辐射能量。每一定态具有一定的能量（能级）E，其中能量最低的定态称为基态，其余的定态为激发态。玻尔计算了氢原子轨道的半径（r）和能量（E）：r=a0n2a0——玻尔半径。a0=52.9pm，当n=1时，r=a0，B——里德堡常数。B=13.6Ev=2.17810-28J，n——量子数，或能级数，n=1，2，3，4，……，正整数。（2）当电子从一种定态E1跃迁至另一种定态E2时，将吸收或放出能量。能量的变化可用电磁波（频率）的形式表示。E=E1-E2=h当E2>E1时，电子吸收能量，为激发；当E2

4、核外只有一个电子，基态时这个电子在n=1的轨道上运动。受到激发时跃迁到n1的轨道上。在激发态上的电子回到基态时放出光，从而产生了氢原子光谱。玻尔模型的局限性：1.不能解释多电子原子的光谱。2.不能解释氢原子光谱的精细结构。玻尔模型成功地解释了氢原子光谱，并且提出了能级的概念。1.1.2核外电子运动的波粒二象性1.光的波粒二象性（1）光的粒子性(光子的能量和动量）光的发射------原子光谱光的吸收------光电效应当入射光的能量（hv）>金属的电子逸出功时，就产生光电效应光的波动性（光的传播）（1）光的干涉当两光波相遇时，将产生光的干涉。波峰与波峰

5、、波谷与波谷叠加相互加强。波峰与波谷叠加则相互减弱。（2）光的衍射光绕过先面的障碍物，弯曲传播的现象。光源光栅屏幕2.微观粒子的波粒二象性物质波的波长和微观粒子的动量满如下关系：——物质波的波长（波动性）p——微观粒子的动量，p=mvm——微观粒子的质量（粒子性）v——微观粒子的速率德布罗依最早提出微观粒子也具有波粒二象性。因此又将微观粒子的波称为德布罗依波或物质波。电子的波粒二象性（1）电子的粒子性：电子具有质量、速度、动量、能量等。（2）电子的波动性：电子衍射实验微观粒子运动的统计性玻恩认为物质波的波动性不是单个粒子的行为，而是大量粒子的统计行为

6、，其在空间的分布具有统计规律，因此又可将物质波称为概率波。电子源屏幕晶体明条纹处：粒子出现的机会多，概率大。暗条纹处：粒子出现的机会少，概率小。1.1.3核外电子运动状态的近代描述1.薛定谔方程、波函数——波函数，=f（x，y，z）x，y，z——微观粒子在空间的坐标m——微观粒子的质量h——普朗克常数，h=6.62610-34JsE——体系的总能量V——体系的势能薛定谔方程的物理意义：对于一个质量为m，在势能为V的势场中运动的微粒来说，方程的每一个合理的解，就表示该粒子的某一种运动状态，以及该状态下粒子所具有的能量为E，或能级为E。解薛定谔方

7、程就是求解波函数以及与之相对应能量E。在薛定谔方程中，势能V是电子与核间距离r的函数，为方便求解，将直角坐标(x，y，z)转换为球坐标(r，，)r：半径：余纬度：平经度球极坐标x=rsincosy=rsinsinz=rcosr2=x2+y2+z2球极坐标和直角坐标的关系有(r,,)=R(r)·Y(,)其中：R(r)——波函数的径向部分Y(,)——波函数的角度部分Y(,)=()·()为了表示电子运动的稳定状态，即求得合理的波函数，解方程时引入了三个量子数n，li，mi。n,li,mi(r,,)=R

8、n,li(R)·Yli,mi(,)Yli,mi(,)=li,mi()·mi()