无机化学第五章 原子结构ppt课件.ppt

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1、第五章原子结构一、玻尔原子模型二、原子的量子力学模型三、核外电子的排布四、元素某些性质的周期性和原子结构的关系1.氢原子光谱一.玻尔原子模型1.氢原子光谱HαHβHγHδ一.玻尔原子模型氢放电管狭缝棱镜不连续光谱,氢原子光谱特征：当n1=2经验公式：算出的分别等于氢原子光谱中上述4条谱线的频率频率具有一定的规律线状光谱n2=3、4、5、6时三点假设：Bohr(丹麦物理学家)(1)量子化的轨道和原子定态的观点能量最低的定态——基态能量较高的定态——激发态2.玻尔(Bohr)的氢原子模型(2)轨道能级的概念n—

2、量子数，n→大，电子运动时所处的能量状态1、2、3……n正整数电子所在的轨道和能级轨道离核越远，能量越高。(3)激发态原子发光的原因△E=En2-En1=hν电子发生跃迁类氢离子也有此性质普朗克常数(6.626×10-34J·s)He+、Li2+二.原子的量子力学模型1.核外电子运动的波、粒二象性光有两象性粒子性波动性波、粒二象性E=hνp=mvλ1924年，德布罗依提出假设：电子等微观粒子具有波、粒二象性deBroglie关系式微观粒子——实物粒子，指光子、电子、质子、中子……等一些基本粒子。波长符合下式

3、：电子发生器··Ni晶体照相底片λ(实验)=λ(假设)说明电子的运动与宏观物体的运动不同电子衍射实验海森堡(Heisenberg)测不准原理数学表示式：△p·△x≥h△p—p的不准量△x—x的不准量海森堡2.核外电子运动状态的描述薛定谔1926年薛定谔(SchrÖdinger)方程1)SchrÖdinger方程与量子数zφθxyp·zxyP′rO=Rn、l(r)·Y(θ,φ)l、m(x、y、z)径向分布角度分布一个方程两个未知变量无穷多组解满足n、l、m取值规律的解合理解量子数（Ψ、E）量子力学用来描述核

4、外电子运动状态的一些数字主量子数(n)角量子数(l)磁量子数(m)组合方式一定，组合方式改变，波函数的形式一定；波函数的形式改变。=n、l、m(r,,)波函数(1)主量子数(n)电子平均距离决定原子中电子能量的一个主要因素n的取值：核（电子层数）也可用：KLMN1234……n正整数大写拉丁字母表示n大远电子核n小近电子核EeEe(2)角量子数(l)代表波函数ψ的角度函数形状，l的取值：可用spdf表示n——主量子数所取的最大值每一个l值代表原子轨道的一种形状。（受n的限制）0123……n-1，共n个值

5、决定原子中电子能量的一个次要因素。原子轨道空间图象代表原子轨道的形状l=0，l=1，l=2，l=3，球形轨道(s)哑铃形轨道(p)花瓣形轨道(d)球形，用s表示；哑铃形，用p表示；花瓣形，用d表示；较复杂，用f表示。(3)磁量子数(m)原子轨道在空间的伸展方向；m的取值：一种伸展方向共2l+1个值一条原子轨道0+1+2+3……+l，m值决定了ψ角度函数的空间取向n=1+S轨道l=0m=0球形轨道只有一种伸展方向一条轨道，1s轨道1s电子n=2l=0l=1m=-1m=0m=+1有三种伸展方向Px轨道Py轨道P

6、z轨道三条p轨道，2p轨道；n=2，有四条轨道。-+x+-zy+-m=02s轨道2s电子2px、2py、2pz2p电子，n=3l=0m=03s轨道3s电子l=1m=-1m=0m=+1有三种伸展方向3p轨道l=2m=-2m=-1m=0m=+2m=+1有五种伸展方向轨道上的电子称为3d电子第三电子层一共有9条原子轨道3p电子+zxYs+-yxYpyzx+-Ypzz+-xYpx++--yxYdxyYdxz++--zx++--zyYdyzYdx2-y2x++--yYdz2++zx--Spd原子轨道的角度分布剖面图n

7、=4l=0，l=1，m=-1、0、+1三条4p轨道l=2，五条4d轨道l=3，七条4f轨道m=-2、-1、0、+1、+2m=-3、-2、-1、0、+1、+2、+3m=0一条4s轨道注意：n是决定轨道能级的主要量子数一条原子轨道的特征要由三个量子数来确定l是决定轨道形状的量子数m是决定轨道伸展方向的量子数(4)自旋量子数(ms)描述核外电子自旋运动的状态表示两种不同的自旋方向ms：（↓和↑）、同一轨道上可以有自旋方向不同的两个电子成对电子电子对能量相同核外电子的运动状态用四个量子数来描述(1)总能量(2)波函

8、数()0/301,,arearΨ-=pφq()()(),,,YrRrΨ=φqjq角度部分：()41,Y=pφq径向部分：2)氢原子的基态n=1，l=0，m=0径向部分Bohr半径是一种球形对称分布角度部分n=1，l=0，m=0+S轨道(3)波函数的物理意义波函数(ψ)：无明显的、直观的物理意义；描述核外电子运动状态的数学表示式用统计的方法统计电子在核外空间某一个区域出现机会的多少ψ2：——概率密度。概率=机会电