大学化学基础陈亚东第二章 原子结构ppt课件.ppt

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1、第二章原子结构§2.1经典核模型的建立Crockes英发现阴极射线（电子流）Thomson英测电子的核质比Millikan测电子质量1911卢瑟福粒子散射实验提出原子有核模型§2.2氢原子光谱与玻尔氢原子模型一、微观粒子能量量子化规律的发现（旧量子论）Planck的量子假说（1900）：①物质吸收或发射的能量是不连续的，只能是某一能量最小单位的倍数。这种能量的最小单位称为能量子，或量子，即能量是量子化的。②每一个量子的能量ε与相应电磁波（光波）的频率ν成正比：h=6.626×10-34J.s-1Planck常数Einstein的光量子假说（1905）当光束和物质相互作用

2、时，其能量不是连续分布的，而是集中在一些称为光子（photon)(或光量子）的粒子上。光子的能量ε正比于光的频率νh:Planck常数Einstein主要由于光电效应方面的工作而在1921年获诺贝尔物理奖光谱：当原子、离子或分子被火焰、电弧等激发时，能够发出一系列具有一定频率的光谱线。a).连续光谱(continuousspectrum)太阳光b).线状光谱(原子光谱)(linespectrum)原子光谱是不连续的，是线状的氢原子可见光谱二、氢原子的光谱发射　emission吸收　absorptionBalmer公式（可见光区谱线）Rydberg公式（可见光区以外谱线）ν

3、=1/λ：波数n:大于2的正整数RH=1.0973731534×107m-1Rydberg常数n1,n2:正整数且n2>n13.Bohr的原子结构模型(1913)原子核外的电子只能在符合一定条件的、特定的(有确定的半径和能量）轨道上运动。电子在这些轨道上运动时处于稳定状态，即不吸收能量也不释放能量。这些轨道称为定态轨道Z:原子的核电荷数氢原子Z=1(2)电子运动的轨道离核越远，能量越高。当电子处在能量最低的状态时，称为基态。当原子从外界获得能量时，电子可由离核较近的轨道跃迁到离核较远的能量较高的轨道上，这种状态称为激发态。(3)当电子由一个高能量的轨道向低能量的轨道跃迁时

4、，可以光辐射的方式发射其能量。所发射的光量子的能量大小决定于两个轨道之间的能量差E2:高能量轨道的能量E1:低能量轨道的能量ν：辐射光的频率波尔的原子结构模型成功地解释了氢原子的光谱，但无法解释多电子原子的光谱，也无法解释氢原子光谱的精细结构§2.3微观粒子的运动属性一.波粒二象性1、光的波粒二象性光的波动性：光在传播时体现。如干涉、衍射光的粒子性：光与实物相互作用时体现。如辐射、吸收、光电效应P=h/λ爱因斯坦通过普朗克常数(h)把光的波粒二象性统一起来，揭示光的本质能量动量频率波长E=hv粒子性波动性P:体现粒子性：体现波动性2、实物粒子的波粒二象性德布罗意假设和物

5、质波:1924年，年仅32岁的法国理论物理学家DeBroglie在光的波-粒二象性的启发下，大胆假设：所有的实物的微观粒子，如电子、原子、分子等和光子一样，也具有波粒二象性。λ：波长m:粒子的质量v:粒子运动的速度德布罗意波（物质波）1927，美国C.DavissonandL.Germar“几率波”电子衍射当电子通过晶体时，在屏幕上产生明暗交替的衍射环。这说明电子射线同X射线一样有衍射现象，证明了德布罗意假设的正确性，亦证明了电子具有波动性二、测不准原理（uncertaintyprinciple)1927年，德国科学家海森伯格（Heisenberg）经过严格的推导证明：测

6、不准原理Δx:粒子所在位置的不确定度Δp:粒子动量（速度）的不确定度例：电子的质量m=9.1×10-31kg,若Δx=10-11m则：结论：微观粒子的空间位置和运动速率是不能被同时准确确定的。核外电子运动的轨道是不复存在，不确定的。例:对于m=10克的子弹，它的位置可精确到x＝0.01cm,其速度测不准情况为：∴对宏观物体可同时测定位置与速度宏观物体：m很大（小）可以很小，不为人觉察三、统计性规律单个电子衍射（长时间）明暗相间的环纹，说明电子的位置无法确定如何描述一个电子的运动情况？统计性的方法：电子在某些地方出现的机会多（亮）电子在某些地方出现的机会少（暗）微观粒子的

7、运动使用统计规律描述，即概率描述具有波动性的电子在空间的几率分布与波的强度有关，电子在空间某区域出现的几率大，即意味着该处电子的波的强度大（衍射强度大），因此，实物微观粒子的波是一种几率波。所以找一个函数能描述电子出现几率的大小………..近代量子力学的基础波函数：描述波的运动状态的数学函数例：两端固定的琴弦振动所形成的驻波的波函数xΨ(x)λ：波长小结：（1）物质的微观粒子具有波-粒二重性（2）微观粒子的能量是量子化的（3）微观粒子在空间的运动用波函数描述，在某处波的强度与粒子在该处出现的几率有关。§2.4氢原子的量子力学模型