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时间:2020-09-07
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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
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