无机及分析化学第二章原子结构ppt课件.ppt

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1、第二章原子结构与元素周期律无机及分析化学§2-1原子核外电子运动状态§2-2原子核外电子的排布和元素周期系§2-3元素某些性质和原子结构的关系第二章原子结构与元素周期律§2-1原子核外电子运动状态一、氢原子光谱和玻尔理论二、微观粒子的运动特性三、测不准原理四、核外电子运动状态的近代描述化学变化中，原子核不发生变化。研究原子结构，主要是研究核外电子的运动状态。§2-1原子核外电子运动状态一、氢原子光谱和玻尔理论1.氢原子光谱在可见区（400-760nm)可得到四条比较明显的谱线在所有的光谱中，最简单的就是氢原子的发射光谱。氢原子光谱的产生氢原子光谱特征:①不连续的,线状的.②有规律.n=3红

2、（Hα）n=4蓝绿（Hβ）n=5蓝紫（Hγ）n=6紫（Hδ）1885年，瑞士物理学家巴尔麦（Balmer)发现，上述四条谱线符合公式：一、氢原子光谱和玻尔理论1.氢原子光谱n=1n=2n=3n=4n=5n1=1n2=2、3、4‥‥‥紫外光区谱线频率，赖曼线系（Lyman系）n1=2n2=3、4、5‥‥‥可见光区谱线频率，巴尔麦线系（Balmer系）n1=3n2=4、5、6‥‥‥红外光区谱线频率，帕邢线系（Paschen系）n1n2为正整数,n2>n1。---Rydberg常数1913年，瑞典物理学家里德堡提出适合所有氢光谱的通式一、氢原子光谱和玻尔理论1.氢原子光谱然而，直到本世纪初，人们只

3、知道物质在高温或电激发下会发光，却不知道发光机理；人们知道每种元素有特定的光谱，却不知道为什么不同元素有不同光谱。（从上到下）氢、氦、锂、钠、钡、汞、氖的发射光谱Figure1:Inclassicaltheory:1.atomsconstructedarenotstable;2.theelectronwouldquicklyspiralintothenucleus.3.Itisn’tthelinespectraofatoms据经典力学，电子在原子核的正电场里运行，应不断地释放能量，最后掉入原子核。如果这样，原子就会毁灭，客观世界就不复存在。经典电磁理论与氢原子光谱的矛盾1氢原子光谱原子光谱是

4、线状的而不是人们所想象的带状的，说明能量的释放是不连续的这与传统的电磁理论冲突。这种冲突直到普朗克提出了能量量子化的概念后才得到解决。一、氢原子光谱和玻尔理论2普朗克能量量子化概念物理学家普朗克在研究黑体辐射现象（受到加热的黑色物体例如：石墨等会辐射出电磁波）时，提出了量子化的概念。他认为带电振子的能量不是无限连续的，它应是某个最小能量变化单位h（光量子）的整数倍数，称之为光量子的整数倍数，其中为普朗克常数。普朗克的理论促使人们对原子中的电子所发出的光波重新思考。2普朗克能量量子化概念黑体辐射试验数据模拟在普朗克能量量子化理论的启发下，根据氢原子光谱是线状光谱的事实，丹麦数学家玻尔提出了他

5、所设想的氢原子模型。一、氢原子光谱和玻尔理论3.玻尔理论的核心内容（1913年，丹麦物理学家）3.玻尔理论的核心内容（1913年，丹麦物理学家）a.核外电子在绕核的稳定的轨道上运动。在此轨道上运动的电子不放出能量，也不吸收能量。-----回答了原子可以稳定存在的问题。在一定的轨道上运动的电子具有一定的能量。Bohr根据自己的假设，推导出了氢原子核外轨道的能量公式：(n=1,2,3…的正整数)量子化条件或氢原子处于基态时，电子在n=1的轨道上运动，能量最低：E1=-2.17910-18J其半径r=52.9pm,称为Bohr半径。由于n取正整数，故原子中电子能量的变化是不连续的，是一级一级分开

6、的。n取不同的值，对应不同的En,称为电子的能级。C电子只有在不同的轨道之间发生跃迁时才会有能量的吸收和放出。当电子从高能级轨道跃迁到低能级轨道时，会以光能的形式放出能量：与实验得出的公式一致。E:轨道的能量ν：光的频率h:Planck常数通过理论计算得到的波长与实验值惊人的吻合，误差小于千分之一。#Bohr理论小结(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)通常保持能量最低------基态(3)获能量激发------激发态(4)从激发态回到基态释放光能局限性：仍沿用经典的力学概念，把核外电子的运动看作是行星绕太阳运动。3玻尔理论玻尔理论的优点：（1）成功引入量子理

7、论，打破了经典理论的束缚。（2）成功解释了氢原子光谱线状的事实。（3）利用理论计算出的一些数据，如电离能、原子半径等与实验结果相符。3玻尔理论（1）仍没有完全脱离经典理论的影响。（2）对多电子原子的解释不正确。（3）对氢原子光谱的精细结构无法解释。人们对原子结构的认识又陷入了困境。玻尔理论的不足：二、微观粒子的运动特性波粒二象性光具有波粒二象性既具有波动性，又具有粒子性。德布罗意大胆预言：一些微小的粒