无机化学第一章 原子结构ppt课件.ppt

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1、1第一节氢原子结构的Bohr模型原子结构的研究方法：氢原子是最简单的原子，目前人们对它的认识非常透彻。因此，作为一种理想模型，先从氢原子入手，然后通过对它某些修正，再推广到复杂原子。一、Bohr模型的建立基础RutherfordE有核原子模型：实验:用α粒子流轰击金箔，决大多数粒子几乎无阻碍地穿过，极少数粒子散射或反射。“行星系式”原子模型：原子核好比太阳，电子好比是绕太阳运动的行星，电子绕核高速运动。2Rutherford的困惑：（1）电子绕核旋转会辐射能量，在10-10s内就会坠入原子核。事实是电子作不停的运转。（2）电子因辐射电磁波会得

2、到连续光谱。事实是得到了原子的线状光谱。3（一）氢原子光谱人们肉眼能观察到的可见光的波长范围是400-760nm。当一束白光通过石英棱镜时，形成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等没有明显分界线的彩色带状光谱，这种带状光谱称为连续光谱。4气态原子被火花、电弧或其他方法激发产生的光，经棱镜分光后，得到不连续的线状光谱，这种线状光谱称为原子光谱。氢原子光谱是最简单的原子光谱。在抽成真空的光电管中充入稀薄纯氢气，并通过高压放电所放出的光经棱镜分光后形成按波长次序排列的不连续的线状光谱。氢原子光谱在可见光区有4条比较明显的谱线，分别用Hα，Hβ，Hγ，Hδ

3、表示。，56RH＝2.18×10-18J，n称为主量子数（principalquantumnumber），取整数值。n=1时，电子能量最低，称为基态（groundstate）。n≥2时，电子能量较高，称为激发态（excitedstate）在一定的轨道上运动的电子具有一定的能量值E,称为能级（energylevel），核外电子的能量为：1.能级假说：原子中的电子沿固定轨道绕核运动，电子在轨道上运动时，不吸收也不辐射能量，称为“定态”（stationarystate）；1913年，丹麦Bohr的“定态原子模型”72.能级间的跃迁：当电子能量由一个

4、能级改变为另一个能级时，称为跃迁（transition）。电子跃迁时所吸收或辐射的光子的能量等于两能级差，即：υ为光子的频率；h为普朗克常数（6.626×10-34J·s）hυ=E2－E1=△E谱线的波长：8玻尔的氢原子模型的优缺点:优点：成功运用了量子化观点；成功解释了氢原子光谱。缺点：没有完全摆脱经典力学，不能说明多电子原子结构，因此不能完全反映微观粒子的全部特性和运动的规律。因此Bohr理论被称为旧量子论。量子力学的现代概念是法国BroglieLV、德国Heisenbergw和奥地利SchrodingerE等创立的。9第二节氢原子结构的

5、量子力学模型1905年爱因斯坦根据光的干涉、衍射和光电效应，提出了光具有波粒二象性。1924年法国物理学家德布罗意(L.deBrogile)在研究电子的运动规律时，受光的波粒二象性的启发，大胆提出：提出了“物质波”公式，称为德布罗意关系式：电子等实物粒子(原子、质子、中子)不仅具有粒子性，也具有波动性。一、微观粒子的波粒二象性10P为微粒的动量，m为微粒的质量,υ为微粒的运动速度,h为普朗克常数,λ为微粒波的波长。关系式的意义：把微观粒子的粒子性p(m、υ)和波动性λ统一起来。该假设三年后被多个实验所证实。如：电子衍射实验1927年,美国的D

6、avisson和Germer证明了电子束同X射线一样具有波动性。如下图：11由该实验计算出的电子波的波长与deBroglie关系式计算出的波长一致。12衍射强度大的地方出现的机会多，衍射强度小的地方出现的机会少，电子波动性的微观解释：大量电子行为的统计结果。如图：电子波是概率波,反映了电子在空间区域出现的概率。13二、测不准原理(UncertaintyPrinciple)Δx·Δpx≥h/4π1927年海森堡提出著名的测不准原理:无法同时准确测定运动坐标和动量。它的坐标测得越准,其动量(速度)就测得越不准；它的动量测得越准,其坐标就测得越不准

7、。无确定的运动轨道。位置（坐标）和动量（速度）能同时准确测定可预测运动轨道宏观物体微观粒子宏观物体与微观粒子运动特征比较Δx为x方向坐标的测不准量(误差),Δpx为x方向的动量的测不准量,两者互为倒数关系。14例1、电子在原子中的运动速度约为6×106m·s-1，原子半径约为10-10m，若速度误差为±1％，电子的位置误差Δx有多大？解：电子的位置误差比原子半径大10倍，即位置确定极其不准确。15三、氢原子的波函数1926年奥地利物理学家Schrödinger提出了著名的薛定鄂方程，它是在力场作用下微观粒子运动的波动方程。氢原子核外的电子同样

8、具有波粒二象性。它是在原子核静电引力作用下的运动，这种运动如何去描述呢?求解Schrödinger方程十分复杂，我们只需理解一些重要结论。16从薛定鄂方程得到的结论