第四部分原子结构教学课件.ppt
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1、第四章 原子结构,引言化学变化是分子间原子的重新组合。要深入理解化学反应的实质,掌握元素及其化合物的性质,就必须了解原子的结构。 方法 轻因重果,为我所用。 第一节 原子结构的复杂性 一、星式原子模型 1897年发现电子; 1911年Rutherford根据离子散射实验结果,提出星式原子模型;,评述奠定了正确认识原子结构的基础;但根据电磁学:原子将毁灭,所产生的光谱应为连续光谱。 光谱:光通过分光镜后形成的色带(谱线)。 连续光谱:色带无明显的分界线,为连续波长光。 线状光谱:谱线是分立的,有明显的分界。 二、近代原子模型玻尔理论 1、氢光谱 在可见光区有四条分立谱线;=bn2(n24) =R
2、(1n12 1n22) 碱金属原子的光谱也有类似规律。 2、Bohr理论 要点:,电子在符合量子化条件的轨道上绕核运动,这些轨道称为稳定轨道,电子在稳定轨道上运动不释放能量; 轨道离核越远,能量越大; 关系式:E=2.1791018n2 基态:电子尽可能处于能量最低轨道的状态; 激发态:获得能量,电子跃迁到能量高轨道的状态。 脱离供给能量体系,激发态不稳定,电子将从高能级回到较低能级,以光子形式放出能量。 光子学说:E=h 对氢光谱及原子结构的解释。 简评是结构理论的重大突破,但对原子结构复杂性仍认识不够。,三、电子的波粒二象性 波动性:表征:波长、频率、衍射干涉等; 粒子性:速度、质量、动量
3、等。 光子学说启发,法国de Broglie设想电子具有波动性。很快被电子衍射实验所证实。 可见,高速运动的电子,在原子中的运动规律必然与宏观物体不同。 测不准原理Heisenberg XPh2 第二节 核外电子状态的描述 一、原子轨道 Schrdinger方程,说明方程的解非具体数值,而是一函数关系; 有很多数学解; 须同时引入三个限制条件,即三个量子数, 才具有确定的物理意义;换句话说,一组量子数确定后,对应唯一解和相应的能量确定,该电子的运动状态确定。 1、原子轨道与波函数 每个特定解nm表示电子运动的一稳定状态,借用“轨道”名称,称为原子轨道。 2、量子数n、m限制条件 取值规则(制约
4、关系) n:自然数; : n-1,即0,+1,+2 n-1; m:|m| ,即0,1,2 。,n主量子数 意义:表示电子离核的远近(统计意义);是决定电子能量的主要因素,常将n决定的能量状态称为电子层(主层)。 角量子数 意义:确定原子轨道的形状,在多电子原子中是决定电子能量的次要部分。称为电子亚层或能级。 能量关系: 单电子体系:仅由n决定; 多电子体系:由n和共同决定。 m磁量子数 意义:决定原子轨道在空间的伸展方向,不影响电子能量。,s 原子轨道伸展方向,说明、简并轨道能量相同的轨道; 、m有几个值,就有几个轨道。 二、电子云统计观点 形象说明原子轨道。 1、几率:电子在空间出现的机会;
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