原子结构和元素周期律.ppt

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1、原子结构和元素周期律§2.3多电子原子核外电子的运动状态与周期律§2.1原子结构理论的发展概述§2.2原子的量子力学模型§2.4元素的性质与原子结构的关系1本章要求1、了解近代微观粒子结构的初步概念；了解微观粒子的波粒二象性、能量量子化和统计解释。2、了解波函数、原子轨道、电子云、能级的基本概念。3、掌握n，l，m，ms四个量子数及其物理意义；理解s，p，d原子轨道和电子云角度分布图的特征。4、理解原子轨道的能级组，屏蔽效应理论及有效核电荷的计算。5、掌握核外电子的分布原则及电子分布式的书写，元素周期律和周期表，元素性质与原子结构的关系；理解原子半径、镧系收缩、元素的电离能、电子亲和能、电负

2、性、氧化数、金属性和非金属性的概念及其周期变化规律。第一章原子结构和元素周期律2一、含核的原子模型§2.1原子结构理论的发展概述古中国和古希腊的物质结构学说；道尔顿的原子学说（1808）：原子不可分；卢瑟福的含核原子模型（1911）。二、玻尔的原子模型（一）氢原子光谱（二）玻尔氢原子理论（1913）原子结构理论的几点假设：3稳定轨道（stableorbital）具有固定的能量，沿此轨道运动的电子，称为处在定态的电子，它不吸收能量，也不发射能量1、在原子中，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（从量子论导出的条件）的轨道上运动。2、电子在不同轨道上运动时具有不同的能量，

3、通常把这些具有不连续能量的状态称为能级（energylevel）。玻尔氢原子能级为：n称为量子数（quantumnumber），其值可取1，2，3…等任何正整数。B为常数，其值等于2.1810-18J。3、当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，有能量的吸收或放出。其频率可由两个轨道的能量差E决定：E2-E1=E=hh为普朗克常量，其数值为6.626181034Js。4优点：（三）对玻尔理论的评价首先引入量子化的概念，解释了氢原子光谱为不连续光谱。不足：（1）未能完全冲破经典力学连续概念，只是勉强加进了一些人为的量子化条件和假定。（3）未考虑其运动的波动性，采用了宏观轨道的概念。

4、（2）不能解释多电子原子（核外电子数大于1的原子）、分子或固体的光谱。亦不能解释氢光谱的每条谱线实际上还可分裂为两条谱线的现象。5稳定轨道（四）几个基本概念在原子中一些符合一定条件（从量子论导出的条件）的轨道。稳定轨道的特点——具有固定的能量。定态电子能级——具有不连续能量的状态。稳定轨道上运动的电子，不吸收能量，也不发射能量基态——轨道离核最近，能量最低，这时的能量状态。激发态——除基态以外的任何能级状态。6一、微观粒子的运动特征§2.2原子的量子力学模型1.量子性量子：如果某一物理量的变化是不连续的，而是以某一最小单位作跳跃式的增减，这一物理量就是量子化的，其最小单位就称这一

5、物理量的量子（quantum）。如物体所带的电荷量从Q增加到Q+dQ，Q>>dQ，但dQ所包含的电子个数却是很大的(例如1库仑的电荷量为6.241018个电子的电量)在微观领域里，一个微观粒子如果是一个离子，所带电荷只有一个或几个电子，从而离子所带电荷的变化，如A-A2-A3-，就不能认为是连续变化的，而是跳跃式的变化。从宏观上QQ+dQ可以认为是连续变化的。7波粒二象性：与光子一样，电子、质子、中子、原子和分子等微观粒子都具有波动和粒子两重性质。2.波粒二象性德布罗依波或物质波：实物微粒除具有粒子性外，还具有波的性质，这种波称为~（matterwave）。德布罗依预言高速运动电

6、子的波长为：m——电子的质量；——电子运动的速率，h——普朗克常量。波动性的实验证明8概率密度：单位体积的概率。3、微观粒子运动的统计性在空间某一点波的强度和粒子出现的概率密度成正比。衍射实验：用强度很弱的电子流，即让电子一个一个地通过晶体到达底片时，底片上就会出现一个一个显示电子微粒性的斑点，如图（a），但斑点的位置无法预言，似乎是毫无规则地分散在底片上。若时间足够长，斑点最后会形成和强电子流所得的衍射图案一样，显示了电子的波动性，如图（b）示。9对大量粒子行为而言，衍射强度大的地方，出现粒子的数目就多，强度小的地方出现粒子数目就少；对一个粒子的行为而言，通过晶体后粒子所到达的地方

7、是不能预测的，但衍射强度大的地方，粒子出现的机会也多（概率大），而强度小的地方，粒子出现的机会也少（概率小）。衍射强度大小即表示波的强度大小，即电子出现概率的大小。概率波：电子运动在空间出现的概率可以由波的强度表现出来，因此电子及其微观粒子波（物质波）又称~。101.薛定锷方程二、核外电子运动状态的近代描述形式：求解：常将直角坐标的函数(x,y,z)，经坐标变换后，成为球极坐标的函数(r,,,)