无机化学简明教程第4章 原子结构

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1、◆物质在性质上的差别是由于物质内部结构不同引起的；◆原子是由原子核和电子组成的；◆一般的化学反应，原子核并不发生变化，只是核外电子的运动状态发生变化。第4章原子结构4.1氢原子的结构4.2多电子原子的结构4.3元素周期律4.1氢原子的结构一、氢原子光谱与Bohr理论1、光和电磁辐射红橙黄绿青蓝紫太阳光、白炽灯光和固体加热时发出的光，其频率十分齐全，在谱图上所得谱线十分密集，连成一片，称连续光谱--表示能量连续变化。并非所有的光源都给出连续光谱，当气体原子被火花、电流等激发产生的光，经过分光后，得到的是分立的、有明显分界的谱线，叫做不连

2、续光谱或线状光谱。德国化学家Bunsen首次注意到每种元素都有自己的特征线状光谱。2、氢原子光谱Hδ410.2Hγ434.0Hβ486.1Hα656.3◆不连续光谱，即线状光谱◆各谱线的频率具有一定的规律当n=3、4、5、6时分别等于上述四条谱线的频率。1885年，瑞士物理学家巴尔末Balmer指出可见区各谱线频率符合以下经验公式：氢原子光谱特征:J·J·汤姆逊枣糕模型：正电荷像糕点，负电荷像枣分布其上。原子内的正电荷是均匀地分布在原子中的，而并非呈粒子状态。卢瑟福有核模型：是二十世纪最伟大的实验物理学家之一，在放射性和原子结构等方面

3、，都做出了重大的贡献。被称为近代原子核物理学之父。http://gz.fjedu.gov.cn/huaxue/ShowArticle.asp?ArticleID=4009辐射频率是v的能量由普朗克方程得到：E0=hv式中的h叫普朗克常数,其值为6.626×10-34J·s普朗克量子理论：1900年，普朗克抛弃了能量是连续的传统经典物理观念，为了从理论上得出正确的辐射公式，必须假定物质辐射的能量不是连续地，而是一份一份地进行的，只能取某个最小数值的整数倍1E0、2E0、3E0…。这个最小数值就叫能量子。普朗克因此获得了1918诺贝尔物理

4、学奖。爱因斯坦光子学说：普朗克在热辐射理论中所提出的能量子理论，启发了爱因斯坦。1905年,爱因斯坦认为能量不仅以E0=hv形式发射，也以同样的方式一份份被吸收，光是由具有粒子性的光子所组成。爱因斯坦的光量子理论，圆满地解释了光电子效应，使量子概念进一步深入人心，并最终使光的微粒性为人们所接受。3、Bohr理论1913年，丹麦物理学家玻尔(Bohr)解释了氢原子光谱规律。玻尔理论的要点如下：1)、关于固定轨道的概念：核外电子不能在任意轨道运动，只能在具有确定半径和能量的轨道上运动，电子在这些轨道上运动时并不辐射能量。激发态：除基态以外

5、的其余定态。电子从外部吸收足够能量跃迁到激发态。2)、关于轨道能量量子化的概念：原子只能在上述所限定的几个能态。定态：所有允许的能态统称。电子只能在有确定半径和能量的定态轨道上运动，且不辐射能量。基态：能量最低的轨道称为基态原子轨道。在正常情况下，电子总是处于基态轨道。轨道半径的计算公式为：rn=a0·n2n＝1，2，3...，正整数其中a0=53pm=53×10-12m，称为玻尔半径。处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道上，同时释放出光能。辐射能的大小，取决于跃迁前后两个轨道的能量差，因此电子的辐射能是不连续的。3)、关

6、于能量的吸收和放射：跃迁规则：电子从一个能量状态跳到另一个能量状态的过程—跃迁，跃迁过程中放出（或吸收）的能量都是以光子形式进行的。E辐射＝ΔE＝E高－E低＝Ｅ2－Ｅ1＝hv波尔提出原子中的电子并在任意经典力学的轨道上运转，稳定轨道的能量必须是En=－13.6ev/n2，n称之为量子数。玻尔又提出原子发光过程不是经典辐射，是电子在不同的稳定轨道态之间的不连续的跃迁过程，光的频率由轨道态之间的能量差ΔE＝hv确定。缺点：1)、不能解释氢原子光谱在磁场中的分裂和氢原子光谱的精细结构；2)、不能说明多电子原子的光谱；3)、无法解释化学键的本

7、质。4、Bohr理论优缺点：优点：1)、解释氢原子及类氢原子(He+、Li2+等)的原子光谱；2)、说明了原子的稳定性；3)、对其他发光现象(如X射线的形成)也能解释。二、电子的波粒二象性1924年，法国物理学家L.deBroglie认为：既然光具有波粒二象性，则电子等微观粒子也可有波动性。p=mv为动量此式表示：粒子的动量越大，相应波的波长就越短。指出：具有质量为m，运动速度为v的粒子，相应的波长为：计算发现：◆只有当实物粒子的德布罗意波长大于或等于其直径时，才既能显示波动性，又能显示粒子性，即具有波粒二象性；◆对于波长小于直径的那

8、些粒子，粒子性掩盖了波动性，即只显示粒子性。从而说明，波粒二象性是微观粒子的特性。deBroglie海森堡测不准原理：在经典力学中，物体的位置和速度可同时准确测定，但原子核外的电子，由于质量太小，速度太快，量子力学认为：