无机与分析化学 第二篇 物质结构基础 第八章 原子结构 ppt课件.ppt

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1、§8.1原子结构的Bohr理论§8.2微观粒子运动的基本特征§8.3氢原子结构的量子力学描述第八章原子结构§8.4多电子原子结构§8.5元素周期表§8.6元素性质的周期性第二篇物质结构基础8.1.1历史的回顾8.1.3Bohr原子结构理论8.1.2氢原子光谱§8.1原子结构的Bohr理论8.1.1历史的回顾Dalton原子学说(1803年)Thomson“西瓜式”模型(1904年)Rutherford核式模型(1911年)Bohr电子分层排布模型(1913年)量子力学模型(1926年)1.光和电磁辐射8.1.2氢

2、原子光谱红橙黄绿青蓝紫连续光谱(continuousspectrum):太阳光或白炽灯发出的白光，通过玻璃三棱镜时形成的没有明显分界线的光谱。2.氢原子光谱HαHβHγHδ不连续光谱，即线状光谱1885年Balmer发现氢原光谱在可见光区各谱线的频率遵守下列公式：n:大于2的正整数.n=3,4,5,6分别对应氢光谱中↓↓↓↓H、H、H、H、Balmer系玻尔理论的基础是Planck的量子论和爱因斯坦的光子学说。量子理论：物质吸收和发射能量是不连续的。能量包含着大量微小分立的能量单位,称为量子。物质吸收和发

3、射的是量子整数倍的能量。E=nh,h=6.626×10-34J·s——Planck常数光子学说：光是由具有粒子特征的光子所组成E=h。8.1.3玻尔首次认识到氢原子光谱与氢原子结构之间的内在联系，提出氢原子模型。其要点为：（1）电子是沿环状轨道绕核运转的。这些轨道有确定的能量和半径——定态轨道。电子在这些轨道上运动时并不辐射出能量。（2）轨道离核愈远，能量愈高。在通常情况下,原子中的电子尽可能处在离核最近的轨道上。当原子中的电子处在离核最近的轨道时，它们处于最低的能量状态，称为基态。当原子从外界获得能量时，电

4、子可跃迁到离核较远的能量较高的轨道上去，这种状态称为激发态。（3）当电子从激发态向基态跃迁时，能量差以光辐射的形式发射出来。光子能量的大小决定于两个轨道能级之间的能量差：=2-1=h=2-1/h2、1分别为高、低能级的能量。玻尔理论对氢原子光谱的产生和不连续性解释：①在正常状态下，氢原子中的电子处于基态，不会发光。②当吸收能量后，电子由基态跃迁到激发态，此时电子不稳定，可回到能量较低的轨道，并以光的形式释放出能量。③两轨道能量差是确定的，放出的射线有确定的频率。④n=1为基态。氢原子光谱中在可

5、见光区的四条谱线分别是电子从n=3，4，5，6能级跃迁到n=2能级时所放出的辐射原子能级n=∞表示电子处于离核无穷远的能级。该电子与核间不再有吸引力，相对于核而言该电子能量是零。其它比n=∞低的能级，能量底于零，为负值。=2-1=h，因此可以确定氢原子各能级的能量，令n2=∞，n1=1时，E1=-2.179×10-18Jn1=2时，E2=-5.448×10-19Jn1=3时，E3=-2.421×10-19J……n1=n时，玻尔理论的贡献：成功地解释了氢原子光谱，把宏观的光谱现象和微观的原子内部电子分层结

6、构联系起来，推动了原子结构理论的发展。玻尔理论的局限：不能解释多电子原子光谱和氢原子的精细光谱Bohr理论(三点假设)：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，电子处在离核最近的轨道上，能量最低——基态；原子获得能量后，电子被激发到高能量轨道上，原子处于激发态；③从激发态回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。E：轨道能量原子能级n=3红（Hα）n=4青（Hβ）n=5蓝紫（Hγ）n=6紫（Hδ）Balmer线系其他线系式中：RH为Rydberg常数，其值：能级间能量差RH=2.

7、179×10-18J氢原子各能级的能量：…8.2.1微观粒子的波粒二象性8.2.2不确定原理与微观粒子运动的统计规律§8.2微观粒子运动的基本特征1924年，deBroglie关系式1927年，Davisson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。8.2.1微观粒子的波粒二象性E=hν,p=h/λ8.2.2不确定原理与微观粒子运动的统计规律1927年，Heisenberg不确定原理Δx—微观粒子位置的测量偏差Δp—微观粒子的动量偏差微观粒子的运动不遵循经典力学的规律。≥微观粒子的波动性与

8、粒子行为的统计性规律联系在一起，表现为：微观粒子的波动性是大量微粒运动表现出来的性质，即是具有统计意义的概率波。8.3.2量子数§8.3氢原子结构的量子力学描述8.3.3概率密度与电子云8.3.4原子轨道与电子云的空间图像8.3.1Schrodinger方程与波函数••8.3.1Schrodinger方程与波函数••h：Planck常量球坐标(r,θ,φ)与直角坐标系的关