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《第九章原子结构和元素周期律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、word资料下载可编辑第九章原子结构和元素周期律了解粒子运动的特点，熟悉原子轨道的概念，掌握四个量子数取值范围，会用量子数确定原子轨道及微观状态，记熟s、p、d原子轨道的角度分布图。理解屏蔽效应，会用Sommarfeld规则排布多电子原子核外电子。理解原子结构同周期系的关系。熟悉原子结构同有效核电荷、原子半径、电离能、电子亲和能及电负性变化的周期性间的关系。重点：四个量子数及原子轨道角度分布图、多电子原子核外电子的排布，原子结构与周期系的关系。难点：微观粒子运动的特殊性、四个量子数和原子轨道。9.1原子结构理论发展
2、简史一、原子学说古代哲学家：物质是由不连续的、不能被分割的最小微粒所构成的。这种构成物质之原的最小实物微粒称之为原子。道尔顿：1803年提出原子学说，认为化合物是由各种元素的原子组成的，原子是元素在化学变化中能保持其本性的、既不能创造也不能毁灭的、看不见和不可分割的最小微粒，每种元素原子的最基本特征是具有不同的质量。二、原子结构的复杂性19世纪：原子不可分割的观念一直被认为是无可非议的。1897：发现电子，动摇原子是构成物质的最小微粒的观念。1898：镭原子放射出α粒子后变成氡原子，彻底否定原子不可分割的观念。19
3、11：卢瑟福，由a散射证明原子核的存在，得到原子结构的行星模型。随后：确定原子的基本组成是质子、中子和电子。三、原子光谱的启示1.氢原子光谱如果将装有高纯度、低压氢气的放电管所发射出的光通过棱镜，在屏幕上可见光区内得到四条不连续的谱线。专业技术资料word资料下载可编辑1885年瑞士化学家物理学家巴尔末把当时发现的这几根线的波长归纳成一个公式，后来里德堡将其改为频率为：式中：n=3,4,5,6……，R=3.289×1015S-1当n取不同值则得到不同的谱线R—Ryderg（瑞典物理学家）常数1890年，从碱金属元素
4、的原子光谱中也发现了与上式类似的关系。同年，里德堡将氢原子光谱归纳成一个统一的公式：式中：n1、n2都是正整数，且n2≥n1+1n1=1，2，3，……n2=2，3，4……不久，T.Lyman在紫外区也找到了氢光谱线（Lyman系），F.Paschen等人在红外区也找到了若干组氢光谱线（Paschen系等），可见原子光谱是不连续的线状光谱。2.玻尔理论1913年，丹麦物理学家Bohr从原子光谱是有间隔的现状光谱中得到启示。他认为这反映出原子内存在着能量阶梯或能量等级，简称能级（E），与这些能级相对应的是电子绕核转动时
5、具有不同半径，或以不同量子数n所表示的轨道。原子光谱所反映的辐射能(ε)就是一个电子从一个轨道(n1)跃迁到另一个轨道(n2)时的能量差：专业技术资料word资料下载可编辑根据光子学说和量子论，电子跃迁时能量的改变或辐射能与所辐射电磁波的频率有如下关系：式中：普朗克常数h=6.626×10-34J.s,从而得到：四、物质波的确认1924年，法国年轻的物理学家德布罗意大胆地提出了微观粒子也具有波、粒二象性的假设。并且预言微观粒子运动的λ和它的动量也可通过普朗克常数联系起来，即德布罗意关系式：式中：λ—物质波的波长或德
6、布罗意波长m—电子的质量=9.1×10-31kg波动性的假设很快得到证实。1927年，德布罗意的波动性假设由戴维逊和革末的电子衍射实验所证实。由于X光通过晶体能得到衍射图像。于是戴维逊和革末将电子束通过晶体，结果在屏幕上观察到的不是一个黑点，而是一系列明暗交替的同心圆环，和X射线衍射图像完全相似，从而证明了电子确有波动性。物质波的确认，微观粒子波粒二象性的发现，为正确地描述微观粒子的运动规律指明了方向。9.2原子中电子状态描述的近代概念一、原子轨道和电子云1.薛定谔方程薛定谔方程是描述微观粒子运动的基本方程，192
7、7年奥地利物理学家薛定锷将光的波动方程引申来描述原子中单个电子运动规律建立起来的，是一个二阶偏微分方程。即：式中：x、y、z—是电子的空间直角坐标Ψ—波函数（是三维空间坐标x、y、z的函数）专业技术资料word资料下载可编辑E—系统的总能量V─系统的势能（核对电子的吸引能）m、E、V体现了微粒性，Ψ体现了波动性。氢原子体系的Ψ和与之对应的E可以通过解薛定谔方程得到，解出的每一个合理的Ψ和E，就代表体系中电子运动的一种状态。可见，在量子力学中是波函数来描述微观粒子的运动状态。为了解的方便，常把直角坐标x、y、z换成极
8、坐标r、θ、φ表示，换算关系是：在解方程时，为了使解出的函数有合理的物理意义，还必须引入一套参数n、l、m作为限制条件。这一套参数在量子化学中称为量子数。其取值规则为：n=1，2，3，…，∞n为自然整数l≤n-1l=0,1,2,…,(n-1)
9、m
10、≤lm=0,±1,±2,…,±l每一组轨道量子数n、l、m，可以确定一个函数，即：波函数Ψ(r,θ,φ):代表电
