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1、基础化学苟国敬BASICCHEMISTRY宁夏医科大学基础医学院医用化学系教学内容:内容抽象、要求掌握基础第8章原子结构和元素周期律（5学时）第9章分子结构（6学时）第10章配位化合物（4学时）第八章原子结构和元素周期律第一节氢原子光谱和玻尔理论原子结构的认识史1.1897年,汤姆逊(英)发现了电子,确认电子是原子的组成部分.2.1911年,卢瑟福(英)以α粒子散射实验为基础,提出原子结构的“行星模型”.3.1913年,玻尔(丹麦)在普朗克量子论和爱因斯坦光子学说的基础上,提出玻尔理论.4.1924年,德布罗意(法
2、)借鉴光的波粒二象性预见了电子的波粒二象性,为1927年戴维逊(美)的电子衍射实验证实.5.1926年,薛定谔(奥地利)借鉴光的波动方程建立了描述电子运动状态的薛定谔方程.（一）氢原子光谱1.连续光谱：复合光通过棱镜分散成谱线连续的带状色谱.2.原子光谱:气态原子受电火花、电弧等激发所产生的光,经棱镜分光后形成的不连续、线状光谱.氢原子光谱在可见光区(400~760nm)有4条不连续的谱线,分别标记为Hα,Hβ,Hγ,Hδ;在紫外区也有多条不连续谱线.3.氢原子谱线频率:里德伯通式(1913)4.氢原子光谱实验的意
3、义:推翻了卢瑟福的行星原子结构模型、催生了原子结构的旧量子论学说-玻尔理论(1)氢原子的不连续线状光谱与卢瑟福的行星原子结构模型不符,因为按行星模型核外电子在能量释放过程应发出连续不断的电磁波、产生连续光谱;电子能量的连续衰减将导致原子毁灭;(2)氢原子线状光谱的频率说明不同电子能级之间的能差不连续（二）玻尔理论1、核外电子只能在一些符合特定量子化条件[即描述电子运动状态的某些物理量只能取一些不连续的分立数值]的圆形轨道上运动;2、在不同轨道上运动的电子具有不同的能量(离核越远能量越高);电子能级服从量子化条件3、
4、当电子在不同能级的轨道间跃迁时就会吸收或放出能量,且满足量子化条件玻尔理论的意义与局限:1.玻尔理论冲破了经典物理学能量连续化的束缚,用量子化观点正确解释了氢原子光谱;2.没有认识到电子的波粒二象性,无法解释多原子光谱及氢原子光谱在磁场中的变化.(一)微观粒子的波粒二象性第二节微观粒子的特性1924年德布罗意(法)据光的波粒二象性预言:所有微观粒子(电子、中子、原子、分子)均具有波粒二象性据电子运动速度及质量可求得电子的波长为728pm电子波动性的证据:电子衍射实验电子衍射图常被看作概率波图:明暗环纹看作是电子运动
5、的统计结果,明亮环纹对应电子出现的高几率.电子的波动导致电子运动并无轨迹确定的轨道,只能用出现概率高的空间来描述.(二）不确定原理▲1927年海森堡(德)提出:不能同时准确地确定微观粒子的位置和动量.意义：1.电子的动量确定得越准确,则电子位置的不确定性就越大,反之电子所在位置越准确则其动量(速度)的不确定性越大.2.电子不确定原理否定了玻尔的量子化原子轨道理论:具有一定运动速率的电子不可能沿着轨迹确定的固定轨道运行.1第三节氢原子结构一、氢原子的薛定谔方程及其解1926年薛定谔(奥地利)建立了描述电子运动状态的波
6、动方程1.为解出薛定谔方程,将直角坐标转换为球坐标2.将波函数ψ看作三个独立变量r,θ,Φ的函数,通过变量分离法得到三个常微分方程n称为主量子数,决定氢原子各轨道的能量.n=l+1+λ(λ为包括0的正整数);当n=1,2,3,…时,l的许可值0,1,2,…(n-1)3.将分别解出的三个函数解相乘得到波函数ψ(r,θ,Φ)的函数解(如P197表1),这种表达电子运动状态的函数ψ称为原子轨道.二、四个量子数n,l,m,ms▲名称与原子结构的关系量子化限制电子排布的关系主量子数n决定原子轨道能量(n越大,电子离核越远,能
7、量越高)n=1,2,3,4,5,6,7K,L,M,N,O,P,Q1.将核外电子的运动空间区分为不同电子层;2.通常分为7层角量子数l决定轨道的角动量与形状l=0,1,2,…n-1(s,p,d,f,g,h)1.使同一电子层分为不同亚层;2.n确定时,有n个电子亚层磁量子数m决定轨道的空间伸展方向m=0,±1,±2,…±l1.简并轨道受磁场作用能量变化;2.当l确定时,有2l+1个简并轨道自旋量子数ms表述电子的自旋方向ms=+1/2,-1/2(↑,↓)1.区分为两种自旋方向;2.每个轨道最多可容纳2个电子四个量子数n
8、,l,m,ms与核外电子运动状态之间的关系▲n电子层l电子亚层m轨道数1K01s0112L02s013412p-1,0,+13M03s0135913p-1,0,+123d-2,-1,0,+1,+24N04s013571614p-1,0,+124d-2,-1,0,+1,+234f-3,-2,-1,0,+1,+2,+31.确定了三个量子数n,l,m便可确定一个原
