材料结构与性能 第二章 原子结构和晶体的结合力ppt课件.ppt

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1、第二章原子结构和晶体的结合力邢光建材料科学与工程系原子结构离子键共价键金属键分子键氢键混合键两千多万种化学物质大多数由原子构成，而人类对原子的认识和探索已经历了2500多年。直到20世纪80年代，科学家才用扫描隧道显微镜观察到物体表面的原子。大家有没有思考过下列问题？⑴原子到底是什么“东西”？⑵科学家眼里的原子是怎样的？⑶科学家是怎样探索原子结构的？有哪些科学家为探索原子结构作出了重大的贡献？原子结构中国(战国时期)（前600左右）正方:惠施——物质可无限分割反方:墨子——物质可无限分割原子结构探索历史德谟克利特——物质是不可以无限分下去的，它的最小单位叫原子(atom)古希腊(

2、前400左右)1、古代物质观评价：唯心主义物质观的主宰古代落后的科学技术评价:1766年9月6日道尔顿生于英格兰一个贫农家庭。但聪明且有韧劲的他克服了家境贫寒和色盲缺陷等重重困难，自学了多国语言和数学、哲学等科目,12岁就成了“小先生”,15岁成了中学教师,27岁就成为了大学教师。难能可贵的是道尔顿把自己一生所获得的成就都归功于勤奋，而他的辉煌的人生历程也正是从勤奋研究大气开始的.他从19岁开始,每天观测气象并作详细记录,从不间断直至临终前几个小时为止,共达20万次50余万字。他的气象研究正是他的原子论的灵感源泉。2、近代原子论的建立者——道尔顿道尔顿提出近代原子论，其要点为:化学

3、元素均由不可再分的微粒构成,这种微粒称为原子。原子在一切化学变化中均保持其不可再分性。同一元素的原子在质量和性质上都相同,不同元素的原子在质量和性质上都不相同。不同元素化合时,这些元素的原子按简单整数比结合成化合物。片面性:原子并非组成物质的最后质点,不可再分,只不过在化学反应条件下是不可再分的。同一元素的原子在质量和性质上不一定都相同。合理性:评价:提出了原子的定义和定组成定律。3．汤姆生的原子结构模型－－葡萄干面包模型原子由带正电的粒子和带负电的电子组成，那么它们是怎样分布的呢？汤姆生的阴极射线管实验－－发现电子1897年，汤姆生证明假设原子带正电的部分像“流体”一样均匀分布在

4、球形的原子内，而负电子则嵌在球体的某些固定位置。汤姆生认为，正电荷均匀地分布在原子之中，而电子就像是葡萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正电荷之中，这就是原子结构的第一个模型——葡萄干面包式模型。葡萄干（电子）面包（原子）汤姆生的葡萄干面包原子模型1911年，英国物理学家卢瑟福做了一系列实验：当用一束平行的a粒子轰击金箔时，发现绝大多数a粒子穿过金箔不改变行进方向，只有极少数的a粒子产生偏转，其中个别的甚至反方向折回。大量实验发现绝大部分a粒子穿过金箔时不改变行进方向、第8000～10000个a粒子中才有一个大角度散射或反方向折回。4．卢瑟福的原子结构模型－－发现原子核结构α粒子电

5、子α粒子散射实验(1)每一个原子都有一个体积极小、极密实的核；(2)原子核占有全部正电荷和几乎全部的原子质量；(3)原子核被一个体积很大几乎什么也没有的空间包围着；(4)原子核外的空间里极稀疏地散布着电子，其总电荷数恰好与原子核中的正电荷相等。根据a粒子散射实验，卢瑟福提出含核原子结构模型。他的主要观点是：卢瑟福的原子结构的行星模型评价：正确指出了原子的构成对电子的运动状态描述不符合事实。玻尔把化学、放射性和光谱学方面的实验事实与原子结构模型联系在一起，在研究氢原子光谱产生的原因中发展了原子结构理论。1913年，玻尔提出了新的原子结构模型，其要点如下：5．玻尔的原子结构模型－－发现

6、核外电子的能量(1)在原子中，电了不能沿着任意轨道绕核旋转，而只能沿着符合一定条件的轨道旋转。电子在轨道上运动时，不吸收或放出能量，处于一种稳定状态。(2)原子中的电子在不同轨道运动时可具有不同的能量，电子运动时所处的能量状态称为能级。电子在轨道上运动时所具有的能量只能取某些不连续的数值(电子能量是量子化的)。(3)只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收或放出。当电子从能量较高的(E2)轨道跃迁到能量较低的(E0)轨道时，原子就放出能量。放出的能量转变为一个辐射能的光子，其频率可由两个轨道的能量差决定。玻尔提出的原子结构模型，揭示了光谱线与原子结构的内在联系。由于这一

7、开拓性的贡献，玻尔获得了1922年诺贝尔物理学奖。波尔原子模型玻尔理论的局限性1.不能说明多电子原子的光谱，甚至不能说明氢光谱的精细结构。2.它对能级的描述很能粗略，只有一个量子数。3.更不能解释原子如何形成分子的化学健的本质。这是因为波尔理论并未完全冲破经典力学理论的束缚，仍然把微观粒子(电子)在原子核外的运动视为太阳系模型那样沿着固定轨道绕核旋转。6．原子的量子力学模型－－核外电子的运动和电子排布规律玻尔的原子结构模型理论也不是十分完美，在解释氢以外的多电子原子的