无机化学 第八章原子结构.ppt

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1、8.1氢原子结构8.3氢原子结构的量子力学描述8.5元素周期表第八章原子结构8.2微观粒子的基本特征8.4多电子原子结构8.6元素性质的周期性8.1.2氢原子光谱与Bohr理论8.1氢原子结构8.1.5氢原子的激发态8.1.4氢原子的基态8.1.3SchrÖdinger方程与量子数8.1.1历史回顾原子（atom)的发现物质是由不连续的、不能被分割的最小微粒所构成的。希腊哲学家将这种最小微粒称作原子（atom,希腊文的原意为不可分割）。8.1.1历史回顾1803年J.Dalton提出原子论：(1)原子是组成化学元素的、非常微小的、不可再分割的物质微粒。在化学反应中原子保持其本来的性质。（

2、2）同一元素的所有原子的质量以及其他性质完全相同。不同元素的原子具有不同的质量以及其他性质。原子的质量是每一种原子的最根本特征（3）由简单数值比的元素的原子结合时，原子之间就发生化学反应而生成化合物。化合物的原子称为复杂原子（4）一种元素的原子与另一种元素的原子化合时，他们之间成简单的数值比。原子结构模型电子()的发现（Thomson1897年，葡萄干布丁模型；1911年，英国物理学家Rutherford提出行星模型）质子11P的发现1914年，Rutherford用阴极射线轰击氢（H2），结果使氢原子的电子被打掉，变成了带正电的阳离子，它的电荷量为一个单位，质量也为一个单位，Ruthe

3、rford将它命名为质子。1919年,Rutherford用加速的α粒子轰击氮原子,发现有质子从氮原子核中被打出。1924年Rutherford已经从许多轻元素的原子核中打出了质子。中子10n的发现1920年，Rutherford曾经指出，除了质子和电子以外，还存在着和质子一样但不带电荷的粒子，他称这种粒子为中子。原子的组成原子核电子质子11P中子10n氢原子光谱HαHβHγHδ8.1.2氢原子光谱三点假设：①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；②通常，原子中的电子处在离核最近的轨道上时，能量最低——基态；原子获得能量后，电子被激发到高能量轨道上，原子处于激发态；③

4、电子从激发态回到离核较近的轨道上同时释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。8.1.3Bohr理论E：轨道能量h：Planck常量不连续光谱,即线状光谱其频率符合一定的规律n=3,4,5,6经验公式：氢原子光谱特征：式中2，n，3.289×1015各代表什么意义？连续光谱:没有明显分界线的光谱。如太阳光谱。不连续光谱：分立的、有明显界限的谱线。如原子光谱。n=3红（Hα）n=4青（Hβ）n=5蓝紫（Hγ）n=6紫（Hδ）Balmer线系光和电磁辐射红橙黄绿青蓝紫原子能级Balmer线系RH：Rydberg常数，其值为2.179×10-18J。借助于氢原子光谱的能量关系式可定出氢原子各能级

5、的能量：012En∞，DE∞E-===，则令2HnJnRE-=J1042.2313192H31-×-=-==REn，J1045.5212192H21-×-=-==REn，21精密分光镜下的氢原子光谱8.1.2不确定原理和微观粒子运动的统计规律8.2微观粒子运动的基本特征8.2.1微观粒子的波粒二象性8.2.1微观粒子的波粒二象性1光的波粒二象性光具有波粒二象性。1913年，A.Einstein提出光是由具有粒子特征的光子所组成的，每一个光子的能量与光的频率成正比。在光电效应中，光的照射下，光子将能量传递给金属中的电子，如果是短波光（高频率）照射到金属表面，会发射出电子光子学说：-----

6、为粒子波的波长；-----v为粒子的速率-----m为粒子的质量-----h=6.626×10-34J·s，Planck常量。1924年，LouisdeBroglie提出：质量为m，运动速度为υ的粒子，相应的波长为：λ=h/mυ=h/p，2微观粒子的波粒二象性例1-1：试分别计算质量为1.0×10-2kg，运动速度为1.0×103m·s-1的子弹和质量为9.1×10-31kg，运动速度为1.5×108m·s-1的围绕原子核运动的电子的波长。（2）电子的波长为：解：（1）子弹的波长为：电子衍射实验示意图图5.1电子衍射示意图定向电子射线晶片光栅衍射图象1927年，Davissson和Ge

7、rmer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。1927年W.Heisenberg提出了测不准原理：“一个微观粒子的位置和动量不能同时准确地测定”。该原理表明微观粒子在客观上不能同时具有确定的坐标及动量，它们之间存在着一种相互依赖相互制约的关系：如果所测位置的准确度越高其动量准确度就越低，反之亦然。量子力学理论认为：微观粒子在极小的空间的运动没有固定的轨迹，只有统计的分布规律，也就是只能用概率而不能用轨迹来描述它们的运动状