工程材料基础-2.-原子结构(完整)教学文稿.ppt

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1、工程材料基础-2.-原子结构(完整)续上页原子质量：原子的质量大部分集中在原子核内。一个质子具有1.673×10-24g质量，中子略重于质子，质量为1.675×10-24g，而一个电子的质量只有9.109×10-28g，仅为质子质量的1/1836。表2-1质子、中子和电子的质量与电荷粒子质量，g粒子电荷，库仑质子中子电子1.673×10-241.675×10-249.109×10-28+1.602×10-190-1.602×10-192.2原子序数和原子质量2．2．1原子序数元素的原子序数等于原子核中的质子数或核外

2、电子数。每种元素均与一定的原子序数相对应，如铁的原子序数为26，其原子核有26个质子和26个核外电子。2．2．2核素与同位素核素：原子核中具有一定质子数和一定中子数的原子。一种碳原子的原子核中有6个质子和6个中子，它的质量数是12，这种碳原子称碳-12核素，写为12C核素；另一种碳原子的原子核里有6个质子和7个中子，质量数为13，称碳-13核素，可写为13C核素。多核素元素与单核素元素。同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素；即多核素元素中的不同核素互称为同位素。12C和13C是碳的同位素。

3、稳定同位素与放射性同位素。2.2.3原子质量与相对原子质量1.原子质量指某核素一个原子的质量。由于原子的绝对质量很小,常以12C一个原子质量的1/12作单位，称为“原子质量单位”，用“u”表示（1u=1.66×10-24g），因此12C的原子质量也就等于12u。续上页元素原子的原子质量：元素的平均原子质量与核素12C原子质量的1/12之比。所谓元素的平均原子质量，是对一种元素含有多种天然同位素而说的，平均原子质量可由这些同位素的原子质量和丰度（指某同位素在所属的天然元素中所占的原子百分数）来计算。元素的原子质量用符

4、号Ar(E)表示，E代表某元素，如氧的原子质量等于16.00，可表示为Ar(O)=16.00。它表示1个氧原子的平均质量是核素12C原子质量1/12的16.00倍。可见，元素的原子质量只是一种相对的比值。它的单位为一。例题2-1：自然界的氢元素有两种同位素，实验测得1H的原子质量为1.007825u，丰度为99.985%，2H的原子质量为2.0140u，丰度为0.015%，试计算氢元素的平均原子质量和相对原子质量。解：氢元素的平均原子质量为：1.007825u×99.985%+2.0140u×0.015%=1.00

5、79u根据元素的相对原子质量的定义，氢的相对原子质量为：2.相对原子质量元素的相对原子质量：1mol某种元素的平均质量与1mol12C核素原子质量1/12之比，也是该元素6.023×1023个原子（阿伏伽德罗数NA）的质量，其单位为g/mol。各元素的相对原子质量均示于表2-2元素周期表中元素符号的下方。例题2-2：(1)根据铜的相对原子质量，试求1个铜原子的质量。(2)1克铜中有多少铜原子？解:(1)铜的相对原子质量为63.54g/mol，因63.54g铜有6.023×1023个原子,因此,一个铜原子的质量为:6

6、3.54g/mol/6.023×1023个原子/mol=1.05×10-22g/原子(2)1克铜的原子数：6.023×1023个原子/mol/63.54g/mol=9.48×1021个原子/g2.3原子的电子层结构2．3．1核外电子的运动状态原子中核外电子的运动状态（或分布情况），要用四个量子数加以描述。这四个量子数是：１．主量子数n２．角量子数l３．磁量子数m４．自旋量子数ms1．主量子数n主量子数n是描述核外电子的能量和电子离核平均距离的参数，是决定电子能量大小的主要量子数。n值越大，电子离核的距离越远，电

7、子的能量愈高。主量子数n可取零以外的正整数，即n=1,2,3…。每一个n值代表一个电子层或主能级层（主层），在光谱学上常用拉丁字母表示电子层：主量子数n1234567电子层符号KLMNOPQ2．角量子数l角量子数l用于描述原子轨道或电子云的形状，并在多电子原子中和主量子数n一起决定电子的能量，故又称为副量子数。n确定后，角量子数l可取0到n-1，即l=0，1，2…（n-1）。如n=1,l只能取0；n=2，l可取0和1两个值。电子亚层或能层常用光谱符号表示：角量子数l012

8、3电子亚层符号spdfl=0表示球形的s原子轨道或电子云；l=1表示哑铃形的p原子轨道或电子云；l=2表示花瓣形的d原子轨道或电子云，等等。图2-1是s、p和d原子轨道的平面图。在多电子原子中，同一电子层中的l数值越大，该电子亚层的能级越高，如在第三电子层有s、p和d等3个电子亚层，其中3d的能级高于3p的能级，3p的能级又高于3s的能