原子结构与元素周期律ppt课件.ppt

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1、第6章原子结构与元素周期律6－1近代原子结构理论的确立6－1－1原子结构模型古希腊哲学家Democritus在公元前5世纪指出，每一种物质是由一种原子构成的；原子是物质最小的、不可再分的、永存不变的微粒。原子atom一词源于希腊语，原义是“不可再分的部分”。直到18世纪末和19世纪初，随着质量守恒定律、当量定律、倍比定律等的发现，人们对原子的概念有了新的认识。1805年，英国化学家J.Dalton提出了化学原子论。其主要观点为:化学反应只是改变了原子的结合方式，是使反应前的物质变成了反应后的物质。每一种元素有一种原子；同种元素的原子质量相同，不同种元素的原子质量不相同；物质的最

2、小单位是原子，原子不能再分；一种原子不会转变成为另一种原子；Dalton的原子论解释了一些化学现象，极大地推动了化学的发展，特别是他提出了原子量的概念，为化学进入定量阶段奠定了基础。但是这一理论不能解释同位素的发现，没有说明原子与分子的区别，不能阐明原子的结构与组成。19世纪末和20世纪初，在电子、质子、放射性等一批重大发现的基础上，建立了现代原子结构模型。虽然人类很早就从自然现象中了解了电的性质，但对电的本质认识是从18世纪末叶对真空放电技术的研究开始的。1879年，英国物理学家W.Crookes发现了阴极射线。随后，在1897年英国物理学家J.J.Thomson进行了测定阴

3、极射线荷质比的低压气体放电实验，证实阴极射线就是带负电荷的电子流，并得到电子的荷质比e∕m=1.7588×108Cg-1。1909年美国科学家R.A.Millikan通过他的有名的油滴实验，测出了一个电子的电量为1.602×10-19C，通过电子的荷质比得到电子的质量m=9.11×10-28g。放射性的发现是19世纪末自然科学的另一重大发现。1895年德国的物理学家W.C.Rongen首先发现了X－射线。这种射线最初是由真空放电管中高能量的阴极射线撞击玻璃管壁而产生的，用高速电子流轰击阳极靶也可产生X射线。X-射线能穿过一定厚度的物质，能使荧光物质发光，感光材料感光，空气电离

4、等。1896年法国物理学家A.H.Becquerel对几十种荧光物质进行实验，意外地发现了铀的化合物放射出一种新型射线。法国化学家M.S.Curie以铀的放射性为基础进行研究，陆续发现了放射性元素镭、钋等，发现了放射过程中的α粒子、β粒子和γ射线。1911年，Rutherford根据α粒子散射的实验，提出了新的原子模型，称为原子行星模型或核型原子模型。CI4N00007a.swf虽然早在1886年德国科学家E.Goldstein在高压放电实验中发现了带正电粒子的射线，直到1920年人们才将带正电荷的氢原子核称为质子。1932年英国物理学家J.Chadwick进一步发现穿透性很强

5、但不带电荷的粒子流，即中子。后来在雾室中证明，中子也是原子核的组成粒子之一。由此，才真正形成了经典的原子模型。英国物理学家G.J.Mosley在1913年证实了原子核的正电荷数等于核外电子数，也等于该原子在元素周期表中的原子序数。6－1－2氢原子光谱用如图6－1所示的实验装置，可以得到氢的线状光谱，这是最简单的一种原子光谱。图6－1氢原子光谱实验示意图CI4N00020.swf氢原子光谱的特点是在可见区有四条比较明显的谱线，通常用H，H，H，H来表示，见图6－2。图6－2氢原子的线状光谱CSI2N01024.png1883年瑞士物理学家Balmer提出了下式作为H，H

6、，H，H四条谱线的波长通式。式中为波长，B为常数，当n分别等于3，4，5，6时，式（6－1）将分别给出这几条谱线的波长。可见区的这几条谱线被命名为Balmer线系。（6－1）=Bn2n2-41913年瑞典物理学家Rydberg找出了能概括谱线的波数之间普遍联系的经验公式式（6－2）称为Rydberg公式，式中σ为波数（指1cm的长度相当于多少个波长），RH称为里德堡常数，其值为1.097105cm-1，n1和n2为正整数，且n2n1。后来在紫外区发现的Lyman线系，在近红外区发现的Paschen线系和在远红外区发现的Bracket线系等谱线的波数也都很好地符合R

7、ydberg公式。（6－2）σ=RH(-)n12n2211任何原子被激发时，都可以给出原子光谱，而且每种原子都有自己的特征光谱。这使人们意识到原子光谱与原子结构之间势必存在着一定的关系。当人们试图利用Rutherford的有核原子模型从理论上解释氢原子光谱时，这一原子模型受到了强烈的挑战。1913年，丹麦物理学家Bohr提出了新的原子结构理论，解释了当时的氢原子线状光谱，既说明了谱线产生的原因，也说明了谱线的波数所表现出的规律性。6－1－3玻尔理论1900年，德国科学家Planck提出了著名