无机化学大学课件第一章原子结构和元素周期律.ppt

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1、第一章原子结构和元素周期律本章共计6学时。<教学基本要求>：1.从氢原子光谱了解能级、原子核外电子运动的近代概念；2.掌握四个量子数对核外电子运动的描述；3.熟悉s、p、d原子轨道和电子云的形状及伸展方向；4.重点掌握周期系内各元素原子的核外电子排布及其电子层结构的特征，并结合原子参数熟悉元素性质周期性的变化规律。图1道尔顿原子模型§1.1原子的含核模型1.“枣糕模型”：1903年W.汤姆生(1824~1907)提出，原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子则镶在球里，原子受到激发后，电子振动，产生光谱。图2汤姆生原子模型2.1911~1912年

2、间英国物理学家C.威尔逊(1869~1959)在自己设计的“威尔逊云室”中研究a粒子在除去微尘的湿空气中的运动轨迹，发现：大多数a粒子沿直线运动，个别粒子在某点突然改变方向，沿与原射线成一定角度的方向前进；3.1911年卢瑟福、盖革及马斯登用闪烁记数法使a粒子通过金箔进行了实验，得到了同样的现象，由此卢瑟福得出结论：原子由带正电的很重的核和周围绕核运动的电子组成，原子核与电子层比较起来非常小，即所谓“太阳系模型”。图3卢瑟福原子模型图4α粒子的散射实验1、绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。2、少数α粒子发生了较大角度的偏转。3、极少数α粒子偏转

3、角度超过900，有的甚至被弹回，偏角几乎达1800。实验结果：结果分析：1、电子不可能使α粒子产生大角度的散射。2、汤姆生模型也不可能产生大角度偏转。3、1m厚的金箔包含有10-6/10-10=104个原子层。4、大角度（几乎1800）偏转，说明α粒子受到了很大的库仑力的作用。实验解释1、电子的作用可以忽略。2、由于核很小，故绝大多数粒子接近它的机会很少。3、只有当粒子与核接近时，才会产生大角度的偏转。原子的核式结构学说5.1913年丹麦物理学家玻尔在卢瑟福原子模型的基础上，引用了普朗克的量子论、爱因斯坦的“光子说”方程，提出了玻尔原子结构理论。图

4、5玻尔的原子模型1.1.2玻尔的原子模型1.卢瑟福的原子含核模型的缺陷：(1)电子静止；(2)辐射能量。2.连续光谱：如太阳光经棱镜后形成的彼此连续的光谱；彩虹13.线状光谱：原子受带电粒子的撞击（或加高温）直接发出特定波长的明线光谱称为发射光谱，即由许多分立的谱线组成，又称线状光谱。4.原子光谱：这些光谱线就构成了原子光谱。如:Na,l=589nm5.氢原子光谱：特征谱线！氢谱6.玻尔的三个基本假设：(1)定态轨道理论：原子中的电子不能任意地绕核旋转，而只能在一些符合一定条件的轨道上运动，即电子不放出能量，轨道为稳定轨道，此状态称基态；(2)轨道能级的

5、概念：电子运动的轨道不同能量就不同，离核越远能量越高；电子尽可能处于离核较近(低能量)的轨道；电子运动所处的能量状态称为能级，电子所处轨道的能量是量子化的(不连续的)；Figure6Theemissionspectrumofatomichydrogen.紫外区可见光区红外区HeHdHgHbHa图7氢原子光谱(3)能量变化的量子化：电子从高能级(E2)的激发态回到低能级(E1)时，以光子的形式释放能量，其频率取决于两轨道间的能量差：△E=E2–E1=hn氢原子：与光谱实验结果一致；§1.2原子的量子力学模型1.2.1微观粒子的波粒二象性波动性：光的干涉、衍

6、射；光粒子性：光电效应；m、v、1.德布罗依波：1924年德布罗依大胆地推测—波粒二象性并非光所独有，一切运动着的实物粒子(电子、中子等)均具有。波动性：电子衍射；(演示)实物粒子粒子性：m、v、—德布罗依公式2.测不准原理：图8薛定谔电子云模型1.2.2原子核外电子的近代描述1.薛定锷方程：薛定谔方程描述的是一个质量为m的粒子在三维空间运动的时候，当它处于位能为V(x,y,z)的力场中时，每一个定态均可用满足这个方程合理解的波函数y来描述，与每一个y相应的常数E就是粒子处在该定态时的总能量。Figure9phericalpolarcoordinate

7、s(r,θ,φ)andCartesianaxes(x,y,z).zprq0yfxp’解薛定谔方程时，为了方便起见，将直角坐标x,y,z变换成球极坐标r,q,f，这样y(x,y,z)就变成了y(r,q,f)=R(r)Q(q)F(f)，将与角度有关的函数合并为Y(q,f)，则y(r,q,f)=R(r)Y(q,f)，R(r)只与电子离核远近有关，称为波函数的径向部分，可画出径向分布图，Y(q,f)只与两个角度有关，称为波函数的角度部分，可画出角度分布图。将y(r,q,f)=R(r)Q(q)F(f)代入薛定谔方程，得到三个只含一个自变量的常微分方程：n=1,2…

8、…,7(N)l=0,1,2,…,(n-1),n个值m=0,±1,…,±l,(2l