无机与分析化学课件只是课件.ppt

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1、无机与分析化学课件2.氢原子光谱HαHβHγHδ不连续光谱,即线状光谱其频率具有一定的规律n=3,4,5,6式中2，n，3.289×1015各代表什么意义？经验公式：氢原子光谱特征：3.Bohr理论三点假设：①核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动,且不辐射能量；②通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最低——基态；原子获得能量后，电子被激发到高能量轨道上，原子处于激发态；③从激发态回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。E：轨道能量h：Planck常数n=3红（Hα）n=4青（Hβ）n=5蓝紫（Hγ）n=

2、6紫（Hδ）Balmer线系原子能级Balmer线系RH：Rydberg常数，其值为2.179×10-18J。借助于氢原子光谱的能量关系式可定出氢原子各能级的能量：1924年，LouisdeBroglie认为：质量为m，运动速度为υ的粒子，相应的波长为：5.2核外电子运动状态的描述1927年，Davissson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。λ=h/mυ=h/p，h=6.626×10-34J·s，Plank常量。1.SchrÖdinger方程5.2.1SchrÖdinger方程与量子数

3、直角坐标(x,y,z)与球坐标(r,θ,φ)的转换222zyxr++=cosrz=qsinsinry=φqcossinrx=φq()()φq,,,,rΨzyxΨ()()φq,YrR=2.四个量子数①主量子数n③磁量子数m④自旋量子数ms②角量子数n=1,2,3,……与电子能量有关，对于氢原子，电子能量唯一决定于n；不同的n值，对应于不同的电子层：主量子数n：１　２　３　４　５…KLMNO…角量子数l：l的取值0，1，2，3……n－1对应着s,p,d,f…...(亚层)l决定了ψ的角度函数的形状。磁量子数m：m可取

4、0，±1,±2……±l；其值决定了ψ角度函数的空间取向。n,l,m一定，轨道也确定0123…轨道spdf…例如:n=2，l=0，m=0，2sn=3，l=1，m=0，3pzn=3，l=2，m=0，3dz2思考题：当n为3时,l,m分别可以取何值？轨道的名称怎样?轨道：与氢原子类似，其电子运动状态可描述为1s,2s,2px,2py,2pz,3s…能量：与氢原子不同,能量不仅与n有关,也与l有关;在外加场的作用下,还与m有关。5.2.3多电子原子轨道能级1.Pauling近似能级图2.Cotton原子轨道能级图n相同的氢原

5、子轨道的简并性。原子轨道的能量随原子序数的增大而降低。随着原子序数的增大，原子轨道产生能级交错现象。3.屏蔽效应+2e-e-He+2e-He+2-σe-假想He由核外电子云抵消一些核电荷的作用。屏蔽效应：σ为屏蔽常数，可用Slater经验规则算得。Z－σ=Z*，Z*——有效核电荷数进入原子内部空间，受到核的较强的吸引作用。2s,2p轨道的径向分布图3d与4s轨道的径向分布图4.钻穿效应核外电子分布三规则：最低能量原理电子在核外排列应尽先分布在低能级轨道上,使整个原子系统能量最低。Pauli不相容原理每个原子轨道中最多

6、容纳两个自旋方式相反的电子。Hund规则在n和l相同的轨道上分布的电子,将尽可能分占m值不同的轨道,且自旋平行。5.3核外电子排布和元素周期系半满全满规则：当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。Z=26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2N：1s22s22p3原子芯5.3.1原子的电子层结构和元素周期系元素周期律：元素以及由它形成的单质和化合物的性质，随着元素的原子序数(核电荷数)的依次递增，呈现周期性的变化。元素周期表(长表)：周期号数等于电子层数。各周期元素的数目等于相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总

7、数。主族元素的族号数等于原子最外层电子数。s区—ns1－2p区—ns2np1－6d区—(n－1)d1－10ns1－2(Pd无s电子)f区—(n－2)f1－14(n－1)d0－2ns2结构分区：量子数，电子层，电子亚层之间的关系每个亚层中轨道数目135726101428182n2每个亚层最多容纳电子数每个电子层最多容纳的电子数主量子数n1234电子层KLMN角量子数l0123电子亚层spdf1.有效核电荷Z*元素原子序数增加时，原子的有效核电荷Z*呈现周期性的变化。同一周期：短周期：从左到右，Z*显著增加。长周期：从左

8、到右，前半部分有Z*增加不多，后半部分显著增加。同一族：从上到下，Z*增加，但不显著。5。4元素性质的周期性2.原子半径（r）共价半径vanderWaals半径主族元素：从左到右r减小；从上到下r增大。过渡元素：从左到右r缓慢减小；从上到下r略有增大。金属半径主族元素元素的原子半径变化趋势镧系元素从左到右，原子半径减小幅度更小，这是由于新增加的