《原子结构》PPT课件

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1、第八章原子结构主要内容电子的波粒二象性电子运动状态的描述（四个量子数）波函数与原子轨道、电子云多电子原子结构与核外电子排布元素周期律8/4/20212原子结构§8.1原子结构的Bohr理论一、氢原子光谱（spectrum)氢原子光谱在可见光区有四条比较明显的谱线：Hα、Hβ、Hγ、Hδ8/4/20213原子结构氢原子光谱的特征（1）不连续线状光谱，从红外到紫外光区呈现多条具有特征波长的谱线（2）每一条谱线有固定的波长λ（3）各谱线距离不相等，从长波到短波，Hα至Hδ等谱线间的距离越来越小8/4/20214原子结构巴尔麦公式当n分别为3，4，5，6时，就得出Hα、Hβ、H

2、γ、Hδ四条谱线的波长。8/4/20215原子结构8/4/20216原子结构里德堡公式：（瑞典物理学家）R：里德堡常数3.289×1015赫兹n1,n2为正整数,n2>n1RH是常量，2.179×10-18JR=1.097373×107m-18/4/20217原子结构由于绕核运动的电子是不断发射能量，电子的能量会逐渐减小，电子运动的轨道也将逐渐减小，电子将沿一条螺旋形轨道靠近原子核，最后坠落在原子核上，引起原子的毁灭，即原子不稳定由于核外运动的电子是连续地放出能量，因此，发射出电磁波的频率也应该是连续的，即氢原子光谱似乎应该是连续光谱用卢瑟福的有核原子模型和经典电磁理论

3、解释氢原子光谱现象，会导致两种结果8/4/20218原子结构二、Bohr原子结构理论普朗克量子论（1900年）：物质吸收或发射能量是不连续的、量子化的。只能以单个的，一定分量的能量的方式吸收或发射能量。爱因斯坦的光子学说（1905年）能量子就是指该辐射特征的能量的最小单位。由于能量是以光的形式传播出来的，所以又叫光量子（光子）光子的能量大小与光的频率成正比：E=hh:普朗克常数=6.626×10-34J.S8/4/20219原子结构Bohr理论8/4/202110原子结构玻尔理论（1）定态假设：原子的核外电子在轨道上运行时，只能够稳定地存在于具有分立的、固定能量的状态

4、中，这些状态称为定态（能级），即处于定态的原子的能量是量子化的。此时，原子并不辐射能量，是稳定的。(定态：stationarystate)8/4/202111原子结构（2）跃迁规则：原子的能量变化（包括发射或吸收电磁辐射）只能在两定态之间以跃迁的方式进行。在正常情况下，原子中的电子尽可能处在离核最近的轨道上。这时原子的能量最低，即原子处于基态。(基态：groundstate)；当原子从外界获得能量时，电子可以跃迁到离核较远的轨道上去，即电子被激发到较高能量级上，此时原子和电子处于激发态(excitedstate)。玻尔理论8/4/202112原子结构处于激发态的电子不稳

5、定，可能跃迁到离核较近的轨道上，同时释放出光子。光子的频率决定于两个能级间能量之差。E=hν=E2-E1玻尔理论8/4/202113原子结构玻尔理论解决的问题说明了激发态的原子发光的原因说明了原子辐射的不连续性，从而阐明了氢原子光谱波长或频率的不连续性说明了氢原子光谱频率的规律性提出了量子数n的概念。8/4/202114原子结构玻尔理论的局限性（1）对多电子原子光谱不能解释（2）对氢原子的精细光谱不能说明8/4/202115原子结构§8.2微观粒子运动的基本特征一、微观粒子的波粒二象性（particle-waveduality)光的干涉、衍射实验——光具有波动性ν=c

6、/λ光电效应——光具有粒子性动量p=mc能量E=hν按照相对论的质能联系定律E=mc2光子的频率ν、波长λ、能量E、动量p之间有如下关系：8/4/202116原子结构电子衍射实验证明了电子的波动性。波粒二象性是微观粒子的基本属性之一。（美物理学家戴维森和革末，英物理学家汤姆森）电子衍射实验8/4/202117原子结构电子的波粒二象性电子的波长λ：m:电子的质量9.11×10-31kgv:电子的运动速度106m.s-1h:普朗克常数6.626×10-34J.s电子的波粒二象性：波动性，粒子性波粒二象性是微观粒子运动的特征描述微观粒子的运动规律要用量子力学8/4/20211

7、8原子结构二、测不准原理与微观粒子运动的统计规律1927年，德物理学家海森堡对于具有波粒二象性的微观粒子，不可能同时准确测定它们在某一时刻的位置和速度。xpx≥h/4π核外电子无固定轨道，只能应用概率。微观粒子的运动服从量子力学规律。8/4/202119原子结构§8.3氢原子结构的量子力学描述一、Schrödinger方程与波函数(x,y,z)波函数，描述原子核外电子运动状态的一种数学表达式E:体系的总能量V:势能m:电子质量h:普朗克常数就氢原子系统：8/4/202120原子结构薛定谔（ErwinSchrodinger，1887