化学与社会-原子结构和元素周期律.ppt

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1、第一章原子结构和元素周期律第一节人类对原子的认识第二节核外电子的运动状态第三节元素周期律引言碱金属和碱土金属的焰色反应：Na:黄色K、Rb、Cs：紫色Ca：橙红色Sr：洋红色Ba：黄绿色Li：紫红色Cu：绿色瑞典皇家学院于1901年12月,将历史上第一个诺贝尔物理学奖授予伦琴。特征X射线，可用来鉴定靶1895年12月22日伦琴用极材料的成分—X射线荧光X射线得到的其夫人的分析手指骨照片第一节人类对原子的认识1、早期的“原子”概念：原子是不可再分割的最小粒子！道尔顿原子论(1803年)：认为一切物质都是由不可分

2、割的原子组成，原子是保持物质化学性质的最小微粒；同种原子的质量和性质相同，不同种原子则不同。1897年汤姆逊(Thomson)发现了电子，打破了原子不可再分的旧观点2、现代原子结构的模型★原子的含核模型（卢瑟福）1911年卢瑟福(Rutherford)的粒子散射实验粒子的散射实验证明原子内部绝大部分是空的，正电荷组分占很小的体积。每一个原子的中央有一个体积很小的、带正电荷的原子核，原子核几乎集中了整个原子的质量；电子可以在离原子核不同距离的轨道上绕核运动。----行星式模型原子的发射光谱特点：原子的玻

3、尔(Bohr)线状光谱模型不连续性理论要点：a.核外电子在绕核的稳定轨道上运动。在此轨道上运动的电子不吸收或放出能量，处于稳定态。b.在一定的轨道上运动的电子有一定的能量，其能量只能取某些符合量子化条件的分立数值。对于氢原子：E=-2.1810-18/n2(J)=-13.6/n2(eV)(n=1(基态),2,3…整数)c.当电子由某一轨道跃迁到另一轨道时，有能量的吸收或放出。E=E2-E1=hh为普朗克常数6.626×10-34J·s优点：成功地解释了氢原子光谱局限性：沿用经典的力学概念，把核外电子的运

4、动看作是行星绕太阳运动，硬性规定没有电磁辐射产生。3、微观粒子的运动特性－波粒二象性(1)光的波粒二象性爱因斯坦(Einstein)的光子说用以下两式表示光的波粒二象性：E(能量)=hP(动量)=h/两式中，左端能量E和动量P代表粒子性，右端频率和波长代表波动性，二者通过普朗克常数h联系在一起。(2)德布罗意波1924年，德布罗意(deBroglie)大胆假设：实物微粒也具有波粒二象性！h波长：m这一假设在1927年被美国的戴维森（Davission）和杰尔麦（Germer）用电子衍射实验所证实。

5、电子的衍射实验证明电子具有波粒二象性。4、中子的发现1932年，查德威克发现了中子。表明原子核是由质子和中子组成。9124Ben6C5、原子的结构中子：不带电荷原子核质子：带正电荷原子核外电子带负电荷核电荷数（Z）=质子数=核外电子数原子质量单位(atomicmassunit）把一个126C原子的质量（1.9927×10-26kg）的1/12作为一个原子质量单位，即1u=1.6605402×10-27kg质量数—原子相对质量的整数部分质量数与质子数、中子数之间有如下关系质量数（A）=质子数（Z）+中

6、子数（N）某原子x的原子核用符号ZAX表示，A为质量数，Z为质子数元素：具有相同的质子数（即核电荷数）的同一类原子的总称同位素：具有相同的质子数而有不同的质量数的原子互为同位素如：原子量的计算方法：氧的原子量=0.99759×15.99491+0.00037×16.99913+0.00204×17.99916=15.9994第二节核外电子的运动状态1、电子云的概念海森堡(Heisenberg)测不准原理：电子在核外空间所处的位置及其运动速度不能同时确定，也就是不能描绘出它的运动轨迹。概率密度电子在核外空间某单

7、位体积中出现的几率。电子云电子在核外空间出现概率密度的一种形象描述。原子核位于中心，小黑点的疏密表示核外电子概率密度的大小。yx氢原子基态电子云（二维投影）2、薛定谔方程及四个量子数(1)薛定谔方程1926年，奥地利物理学家薛定谔（Schrödinger）提出了微观粒子运动的波动方程，即薛定谔方程：22228m(EV)02222xyzh其中，为波动函数，是空间坐标x、y、z的函数。E为核外电子总能量，V为核外电子的势能，h为普朗克常数，m为电子的质量。ψ2表示电子在核外空间出

8、现的概率密度。(2)四个量子数(n,l,m,ms)a)主量子数n的物理意义：表示核外的电子层数并确定电子到核的平均距离确定单电子原子的电子能量的高低n的取值：n=1，2，3，4,···n=1，2，3，4,···对应于电子层K，L，M，N,求··解·氢原子薛定谔方程得到：每一个对应原子轨道中电子的能量只与n有关：En=(–1312/n2)kJ·mol-1n的值越大，电子能级就越高。b)角量子数l的物理