无机化学 第1章原子结构

《无机化学 第1章原子结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章原子结构1－１　核外电子的运动状态1－２　核外电子排布与元素周期表1－３元素基本性质的周期性11-1核外电子的运动状态1-1-1原子的含核模型1911年，英国物理学家卢瑟福，α粒子散射实验原子的中心有一个带正电的原子核，电子在它的周围旋转。原子的直径10-10m电子的直径10-15m原子核的直径10-16m～10-14m21-1-2原子的玻尔模型㈠原子光谱太阳光——波长连续变化的色带——连续光谱。气态原子（如NaCl）——几条色带——不连续光谱。3㈡氢原子光谱氢原子光谱是最简单的一种原子光谱，对它的研究也比较详尽。氢原子光谱实验如图所示，氢原子光谱在可见光区有四条比较明显的谱线，如图，

2、通常用HαHβHγHδ来标志。这个光谱系叫Balmer系。在一个熔接着两个两极，且抽成高真空的玻璃管内，装进高纯的低压氢气，然后，在两极上施加很高的电压，使低压氢气放电，氢原子在电场的激发下发光，若使这种光线经狭缝，再通过棱镜分光后，可得含有几条谱线的线状光谱——氢原子光谱。41913年玻尔（N.Bohr）在普朗克的量子论（1900）、爱因斯坦的光子学说（1905）和卢瑟福的有核原子模型（1911）的基础上，提出了原子结构理论的三点假设。㈢玻尔的氢原子模型⑴定态假设⑵频率公式⑶量子化规则电子绕核旋转，作圆周运动，在一定轨道上运动的电子具有一定的能量，称为“稳定状态”。简称“定态”。电子在定态

3、轨道上运动，并不辐射能量。能量最低的定态称“基态”，其他的定态称为“激发态”。原子中电子可以由一定态跳到另一定态，在此过程中放出或吸收辐射，其频率ν则由下式决定：ΔE＝hυ=E2-E1(E2>E1)上式称为Bohr频率公式。原子的各种可能存在的定态轨道有一定的限制，P=n·h/2π(n=1,2,3,······)n称为量子数5光谱的不连续性正来自原子中能量的不连续性。氢原子在正常状态总是处于能量最低的基态，当原子受到光照射或放电等作用时，吸收能量，原子中的电子跳到能量较高的激发态。原子处于这种激发态总是不稳定的，总是倾向于回到能级较低的轨道。当电子由能量较高的各轨道跳回到能量较低的各轨道，放

4、出能量而成为不同频率的光，因而产生许多系列的谱线。玻尔认为，氢光谱可见光区各谱线（称为巴尔麦系）的产生是由于电子由能级较高的轨道跳回到n=2的轨道放出辐射能的结果。他对这些谱线的波长进行计算，计算值与实验值十分吻合。电子由能级较高的轨道跳回到n=3的轨道,得到氢的红外光谱,称为帕逊系,跳回到n=1的轨道,得到的是氢的紫外光谱,称为来曼系。玻尔理论的应用6玻尔理论合理的是：核外电子处于定态时有确定的能量；原子光谱源自核外电子的能量变化。在原子中引入能级的概念，成功地解释了氢原子光谱，在原子结构理论发展中起了重要的作用。玻尔提出的模型却遭到了失败。因为它不能说明多电子原子光谱，也不能说明氢原子光

5、谱的精细结构。这是由于电子是微观粒子，不同于宏观物体，电子运动不遵守经典力学的规律。而有本身的特征和规律。玻尔理论虽然引入了量子化，但并没有完全摆脱经典力学的束缚，它的电子绕核运动的固定轨道的观点不符合微观粒子运动的特性，因此原子的玻尔模型不可避免地要被新的模型所代替－－即原子的量子力学模型。玻尔理论的成功与不足之处7量子力学是研究电子、原子、分子等微粒运动规律的科学。微观粒子运动不同于宏观物体运动，其主要特点是量子化和波粒两象性。1-1-3原子的量子力学模型1-1-3-1微观粒子及其运动的特性一、波粒二象性㈠光的波粒二象性光波动性干涉，衍射（空间传播时）粒子性光电效应，光压（进行能量交换时

6、）由E=mc2和E=hυ可得：P=mc粒子性波动性㈡德布罗依波（LouisdoBroglie）=E/c=hυ/c=h/λ1924年提出，实物粒子都具有波粒二象性λ=h/mv1927年，假设被电子衍射实验证实。（DivissionandGermeer）8二、微观粒子运动的统计性问题：1、物质波是一种怎样的波？2、核外运动的电子究竟有没有规律可循？电子衍射实验结构讨论：电子的波动性是大量微粒运动所表现出来的性质，是微粒行为的统计性的结果。亮环纹处表明衍射强度大，电子出现的数目多；暗环纹处则表明衍射强度小，电子出现的数目少。对一个电子而言，亮环纹处表明衍射强度大，电子出现的概率大；暗环纹处则表明衍

7、射强度小，电子出现的概率小。物质波称为概率波，核外电子的运动具有概率分布的规律。91926年，奥地利科学家薛定锷在考虑实物微粒的波粒两象性的基础上，通过光学和力学的对比，把微粒的运动用类似于光波动的运动方程来描述。1-1-3-2核外电子运动状态的近代描述物理意义：对于一个质量为m，在势能为V的势场中运动的微粒来说，薛定谔方程的每一个合理的解Ψ，就表示该微粒运动的某一定态，与该解Ψ相对应的能量值即为该定态所对应