原子结构与元素周期系ppt课件.ppt

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1、原子结构与元素周期系主讲：贾大成核外电子的运动状态核外电子的排布和元素周期系元素基本性质的周期性7/29/20211原子结构与元素周期系第一部分核外电子的运动状态氢原子光谱和玻尔理论微观粒子的波粒二象性波函数和原子轨道概率密度和电子云波函数的空间图象四个量子数7/29/20212原子结构与元素周期系1━1氢原子光谱和玻尔理论氢原子光谱和玻尔理论玻尔理论的应用玻尔理论局限性7/29/20213原子结构与元素周期系原子光谱——是不连续性的线状光谱氢原子光谱——是最简单的原子光谱玻尔的三点假设1、氢原子光谱和玻尔理论7/2

2、9/20214原子结构与元素周期系1.电子不是在任意轨道上绕核运动，而是在一些符合一定条件的轨道上运动，即电子轨道的角动量P，必须等于h/2π的整数倍。这种符合量子化条件的轨道称为稳定轨道，电子在稳定轨道上运动时，并不放出能量。玻尔的三点假设7/29/20215原子结构与元素周期系2.电子的轨道离核越远，原子所含的能量越大，原子在正常或稳定状态时（称为基态），各电子尽可能处在离核最近的轨道上，这时原子的能量最低。当原子从外界获得能量时（如灼热、放电、辐射等）电子可以跃迁到离核较远的轨道上去，即电子已被激发到较高能量级

3、上，此时原子和电子处于激发态。3.只有电子从较高的能级（即离核较远的轨道）跃迁到较低的能级（即离核较近的轨道）时，原子才会以光子形式放出能量。hν=E2-E17/29/20216原子结构与元素周期系玻尔理论局限性对氢原子光谱的精细结构无法说明不能说明多电子原子光谱结论：量子性是微观世界的重要特征，要正确客观地反映微观世界微粒运动的规律，就必须用建筑在微观世界的量子性和微粒运动的统计性这两个基本特征基础上的量子力学来描述。7/29/20217原子结构与元素周期系1━2微观粒子的波粒二象性一、光和实物粒子的波粒二象性19

4、24年德国物理学家LdeBroglie(德布罗意)提出假设：既然光是一种微粒又是一种波，那么静止质量不为零的实物粒子也含有相似的二象性1927年C.J.Pavisson(戴维逊)和L.H.Germer(盖末尔)获得一种晶体的电子衍射图，从实验上证实了deBroglie的假设，从此科学家们开始接受实物粒子的二象性。7/29/20218原子结构与元素周期系感光屏幕薄晶体片衍射环纹电子枪电子束电子衍射实验示意图用电子枪发射高速电子通过薄晶体片射击感光荧屏，得到明暗相间的环纹，类似于光波的衍射环纹。7/29/20219原子结

5、构与元素周期系结论：1.电子等实物粒子具有波粒二象性；2.不能用经典物理的波和粒的概念来理解它的行为。再次说明描述电子等微粒的运动规律只能用描述微粒运动规律的量子力学。7/29/202110原子结构与元素周期系二、测不准原理和几率概念测不准原理：一个粒子的位置和动量不能同时地、准确地测定。注意：这里所讨论的不确定性并不涉及所用的测量仪器的不完整性，它们是内在固有的不可测定性。△x≥h/2πm×△v7/29/202111原子结构与元素周期系例1:对于m=10克的子弹，它的位置可精到x＝0.01cm,其速度测不准情况为

6、：速度不准确程度过大∴对宏观物体可同时测定位置与速度7/29/202112原子结构与元素周期系例2:对于微观粒子如电子,m=9.1110-31Kg,半径r=10-10m，则x至少要达到10-11m才相对准确，则其速度的测不准情况为：∴若m非常小，则其位置与速度是不能同时准确测定的7/29/202113原子结构与元素周期系结论：测不准关系很好地反映了微观粒子的运动特征——波粒二象性；根据量子力学理论，对微观粒子的运动规律只能采用统计的方法作出几率性的判断。测不准关系促使我们对微观世界的客观规律有了更全面更深刻的理解

7、。7/29/202114原子结构与元素周期系1━3波函数和原子轨道薛定谔方程波函数和原子轨道一定的波函数表示电子的一种运动状态，状态——轨道。波函数叫做原子轨道，即波函数与原子轨道是同义词。7/29/202115原子结构与元素周期系从薛定谔方程中求出的具体函数形式，即为方程的解。它是一个包含nlm三个常数项的三变量（x、y、z）的函数。通常用表示。应当指出，并不是每一个薛定谔方程的解都是合理的，都能表示电子运动的一个稳定状态。所以，为了得到一个合理的解，就要求nlm不是任意的常数而是要符合一定的取值。在量子力学中

8、把这类特定常数nlm称为量子数。通过一组特定的nlm就可得出一个相应的n，l，m（x、y、z），每一个即表示原子中核外电子的一种运动状态。7/29/202116原子结构与元素周期系（2）波函数和原子轨道波函数在量子力学中起了核心作用，展示出原子和分子中电子的运动状态，是探讨化学键理论的重要基础。按照实物粒子波的本性和测不准原理的几率概念，物理学