第七章原子结构与元素周期律ppt课件.ppt

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1、第七章原子结构和元素周期律AtomicStructureandPeriodicPropertiesofElements内容提要核外电子运动状态及特性氢光谱和氢原子的Bohr模型电子的波粒二象性测不准原理氢原子的波函数量子数原子轨道的角度分布原子轨道的径向分布内容提要多电子原子的原子结构多电子原子的能级原子的电子组态原子的电子组态与元素周期表原子的电子组态与元素周期表元素性质的周期性变化规律元素和人体健康教学基本要求掌握4个量子数；掌握原子轨道、电子云的角度分布图；了解径向分布函数图的意义和特征。熟悉近似能级；掌握Paili不相容原理、

2、能量最低原理、Hund规则和电子组态。熟悉电子组态与元素周期表的关系；了解原子半径、电负性的变化规律。了解Bohr的原子结构理论。了解波粒二象性；熟悉波函数和概率密度。了解元素和健康的关系。第一节核外电子运动状态及特性一.氢光谱和氢原子的玻尔（Bohr）模型Rutherford的原子有核模型（nuclearmodel）第一节核外电子运动状态及特性一.氢光谱和氢原子的玻尔（Bohr）模型氢原子的线状光谱（linespectrum）白光散射时，观察到可见光区的连续光谱，但H原子受激发射所得光谱却是不连续的线状光谱，在可见光区有四条谱线。第

3、一节核外电子运动状态及特性3.Bohr的氢原子模型电子沿固定轨道绕核运动，不吸收也不辐射能量，称为定态。轨道能量称为能级。主量子数n=1,2,3,…。n=1时能量最低，为基态，其它能量较高的状态都称为激发态。一.氢光谱和氢原子的玻尔（Bohr）模型第一节核外电子运动状态及特性Bohr的氢原子模型原子由一种定态（能级E1）跃迁到另一种定态（能级E2）。跃迁所吸收或辐射光子的能量等于跃迁前后能级的能量差：ΔE=hν=

4、E２–E１

5、普朗克常量h=6.626×10-34J·s，ν是光子频率。一.氢光谱和氢原子的玻尔（Bohr）模型第一节核外电

6、子运动状态及特性一.氢光谱和氢原子的玻尔（Bohr）模型Bohr的氢原子模型Bohr运用量子化观点，成功地解释了氢原子的稳定性和不连续光谱。但未能冲破经典物理学的束缚，不能解释多电子原子光谱，甚至不能说明氢原子光谱的精细结构。Bohr理论属于旧量子论。电子等微观粒子的运动不遵守经典物理学规律，必须用量子力学方法来描述。第一节核外电子运动状态及特性二.电子的波粒二象性光子既有波动性又有粒子性，称为波粒二象性（particle-waveduality）。光作为电磁波，有波长λ或频率ν，能量E=hν光子作为粒子，又有动量p=mc运用Eins

7、tein方程式E=mc2及ν=c/λ，得到λ=h/mc第二节氢原子的波函数一.量子数波函数ψ（wavefunction）原子中电子具有波动性，奥地利物理学家Schrödinger导出Schrödinger方程，方程的解是波函数ψ，用来描述电子的运动状态。

8、ψ

9、2的意义ψ本身物理意义并不明确，但

10、ψ

11、2却有明确的物理意义。表示在原子核外空间某点处电子出现的概率密度（probabilitydensity），即在该点处单位体积中电子出现的概率。第二节氢原子的波函数一.量子数电子云（electroncloud）图形a是基态氢原子

12、ψ

13、2的立体

14、图，b是剖面图。黑色深的地方概率密度大，浅的地方概率密度小。概率密度的几何图形俗称电子云。ab第二节氢原子的波函数一.量子数原子轨道（atomicorbital）描述原子中单个电子运动状态的波函数ψ常称作原子轨道。原子轨道仅仅是波函数的代名词，绝无经典力学中的轨道含义。严格地说原子轨道在空间是无限扩展的，但一般把电子出现概率在99%的空间区域的界面作为原子轨道的大小。第二节氢原子的波函数一.量子数合理的波函数ψ必须满足一些整数条件，否则ψ将为零，

15、ψ

16、2也为零，即空间没有电子出现。这些整数条件分是n、l、m，称为量子数（quantum

17、number）。n、l和m这三个量子数的取值一定时，就确定了一个原子轨道，即波函数ψn,l,m。第二节氢原子的波函数一.量子数主量子数（principalquantumnumber）符号n，可以取任意正整数值，即n=1，2，3，…它是决定电子能量的主要因素。氢原子只有一个电子，能量只由n决定多电子原子存在电子间排斥，能量还取决于l。第二节氢原子的波函数一.量子数主量子数（principalquantumnumber）n还决定电子离核的平均距离，或者说原子轨道的大小，n也称为电子层（shell）。n愈大，电子离核距离愈远，原子轨道也愈

18、大。电子层用下列符号表示：第二节氢原子的波函数一.量子数轨道角动量量子数（orbitalangularmomentumquantumnumber）符号l，它只能取小于n的正整数和零l=0、1、2、3…(n–1)，共可取n