无机化学--第6章原子结构与周期表a

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1、第6章原子结构与周期表8/30/2021中山大学无机化学第六章原子结构与周期表6.1原子结构理论的发展简史6.2核外电子的运动状态6.3多电子原子结构与元素周期律6.4元素基本性质的周期性变化8/30/2021中山大学无机化学第六章原子结构与周期表6.1原子结构理论的发展简史一、古代希腊的原子理论二、道尔顿(J.Dolton)的原子理论---19世纪初三、卢瑟福(E.Rutherford)的行星式原子模型---19世纪末四、近代原子结构理论---氢原子光谱8/30/2021中山大学无机化学6.2核外电子的运动状态学习线索：氢原子发射光谱（线状光谱）→玻尔原子结

2、构理论（电子能量量子化，经典电磁理论对微观世界失效）→光子和实物粒子的“波粒二象性”波动性—衍射、干涉、偏振…微粒性—能量、动量、光电效应、实物发射或吸收光…→测不准原理（经典力学对微观世界失效）→量子力学（描述微观世界运动规律的新理论）对核外电子运动状态的描述—薛定谔方程。8/30/2021中山大学无机化学6.2核外电子的运动状态(续)一、氢原子光谱连续光谱(continuousspectrum)线状光谱(原子光谱)(linespectrum)氢原子光谱（原子发射光谱）8/30/2021中山大学无机化学连续光谱（自然界）8/30/2021中山大学无机化学连续

3、光谱(实验室）8/30/2021中山大学无机化学电磁波连续光谱8/30/2021中山大学无机化学电磁波电场组分和磁场组分互相垂直8/30/2021中山大学无机化学电磁波连续光谱（续）8/30/2021中山大学无机化学8/30/2021中山大学无机化学氢原子光谱（原子发射光谱）真空管中含少量H2(g)，高压放电，发出紫外光和可见光→三棱镜→不连续的线状光谱8/30/2021中山大学无机化学氢原子光谱（续）8/30/2021中山大学无机化学一、氢原子光谱（原子发射光谱）（续）（一）氢原子光谱特点1.不连续的线状光谱2.谱线频率符合=R（6.1）式中，频率(s

4、-1),Rydberg常数R=3.2891015s-1n1、n2为正整数，且n1

5、.=Rn1=2可见光谱区（Balmer系）:n2=3(656nm),n2=4(486nm),n2=5(434nm),n2=6(410nm).氢原子光谱3个系列跃迁E光子=E2–E1=h=hc/（6.4）8/30/2021中山大学无机化学连续光谱和原子发射光谱(线状光谱)比较8/30/2021中山大学无机化学原子发射光谱(线状光谱)由上至下:HgLiCdSrCaNa8/30/2021中山大学无机化学（二）经典电磁理论不能解释氢原子光谱经典电磁理论：电子绕核作高速圆周运动，发出连续电磁波→连续光谱，电子能量↓→坠入原子核→原子湮灭。事实：氢原子光谱是线状（

6、而不是连续光谱）；原子没有湮灭。－8/30/2021中山大学无机化学二、玻尔（N.Bohr）原子结构理论1913年，丹麦物理学家N.Bohr提出。根据：M.Planck量子论（1890）；A.Einstein光子学说（1908）；D.Rutherford有核原子模型。8/30/2021中山大学无机化学二、玻尔（N.Bohr）原子结构理论(续)（一）要点：3个基本假设1.核外电子运动的轨道角动量（L）量子化（而不是连续变化）：L=mvr=nh/2(n=1,2,3,4…)(6.2)Planck常数h=6.62610-34J•s符合这种量子条件的“轨道”（Orb

7、it）称为“稳定轨道”。电子在稳定轨道运动时，既不吸收，也不幅射光子。8/30/2021中山大学无机化学（一）要点：3个基本假设（续）2.在一定轨道上运动的电子的能量也是量子化的：E=-(Z2/n2)×13.6eV（6.3）（只适用于单电子原子或离子:H,He,Li2+,Be3+…)或:E=-(Z2/n2)×2.179×10-18J.e-1（6.3.1）n=1,2,3,4…;Z—核电荷数（=质子数）8/30/2021中山大学无机化学（一）要点：3个基本假设（续）原子在正常或稳定状态时，电子尽可能处于能量最低的状态—基态（groundstate）。对于氢原子，电

8、子在n=1的轨道上运动时能量最低—基态