单电子原子结构.ppt

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1、第二章原子的结构和性质教学目标学习要点学时安排通过H原子薛定谔方程的求解，了解原子结构中量子数的来源，类氢离子波函数的图形及其物理意义。掌握多电子原子的原子轨道能级等，推导原子基态光谱项。⑴H原子和类氢离子波函数量子数的物理意义。⑵掌握多电子原子的原子轨道能级、电离能的求解。⑶推导等价、非等价电子的原子光谱项，掌握基态原子谱项的快速推算法。学时-----8学时原子的核式结构模型原子结构之谜一、早期的原子结构理论1.古代希腊的原子（元素）猜想2.道尔顿的原子理论---19世纪初1.古代希腊的原子（元素）猜想原子论的思想最

2、早起源于古代哲学，主要代表的是古希腊学者德谟克利特（公元前460—前370）认为：包括人在内的一切都是原子组成的；原子是一种最小的、不可见的、不可再分的物质微粒.2.道尔顿的原子理论---19世纪初19世纪初英国化学家道尔顿在古代原子论的基础上提出了近代化学的原子论。几乎统一解释了当时所有的化学现象和经验定律。元素的最终组成者是原子，原子是不能创造、不能毁灭、不可再分，在化学变化过程中保持不变的质点，同一元素的原子，其形状、质量和性质都相同，原子以简单数目的比例组成化合物。电子的发现1856年12月18日，J.J.汤姆逊，

3、生于英国。1884年任卡文迪许实验室教授。1886年，J.J.汤姆逊开始研究气体放电和阴极射线。电子的发现再一次否定了原子不可分的观念。1897年，J.J.汤姆逊发现了电子，打开了原子内部结构的大门，化学从此进入现代时期。二、原子结构模型的猜想2、勒纳德（1903年）：用高速电子束射到金属膜上，发现电子很容易穿透原子。西瓜模型枣糕模型原子是“实心”的1、汤姆逊模型（1898年）：原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。原子不是“实心”的------3.卢瑟福(E.Rutherford)的行星式原子

4、模型1871年8月13日出生在新西兰1894年大学毕业1895年到英国剑桥大学学习，成为J.J.汤姆孙的研究生。1908年卢瑟福荣获诺贝尔化学奖，同年在曼切斯特大学任教，继续指导他的学生进行粒子散射的实验研究。卢瑟福不仅是一位伟大的科学家，而且是一位受学者尊敬的导师，在他的学生中有十几位获得了现代科学界最高荣誉――诺贝尔奖，其中包括玻尔、查德威克等。英国物理学家卢瑟福的α射线射金箔实验（1）绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来方向前进。（2）少数α粒子（约占八千分之一）发生了大角度的偏转,偏转的角度甚至大于90，也就

5、是说它们几乎被“撞了回来”绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来方向前进。少数α粒子（约占八千分之一）发生了大角度的偏转,偏转的角度甚至大于90，也就是说它们几乎被“撞了回来”α粒子散射实验结果文科物理原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，占据整个原子的极小一部分空间，且原子的质量几乎全部集中在原子核上，而电子带负电，绕着原子核转动，如同行星绕太阳转动一样。原子的核式模型：1911年卢瑟福提出原子的“有核结构模型”当原子被电火花、电弧或其它方法激发时，能够发出一系列具有一定频率（或波长）的光谱线，这些光谱线构成原子

6、光谱。原子光谱氢原子线状光谱4.玻尔理论氢原子光谱：谱线是分裂的，线状的经典电磁理论遇到的困难卢瑟福原子模型＋经典的电磁理论，必将导出：注意：经典理论解释不了H原子光谱按1911年卢瑟福提出的原子的行星模型--电子绕原子核（10-15m）高速旋转+（2）原子是”短命”的+电子绕核运动是加速运动必向外辐射能量，电子轨道半径越来越小，直到掉到原子核与正电荷中和，这个过程时间<10-12秒，因此不可能有稳定的原子存在。然而事实不是这样（1）光谱连续因电磁波频率r-3/2，半径的连续变化，必导致产生连续光谱。①承认卢瑟福的原子

7、天文模型②放弃一些经典的电磁辐射理论③把量子的概念用于原子系统中基本思想1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了一个假设，成功地解释了H原子光谱。HHHH6562.3Å4861.3Å4340.5Å4101.7Å玻尔的三条假设①定态规则：原子系统只能存在于一系列不连续的能量状态中（E1、E2、E3···），在这些状态中，电子绕核作加速运动而不辐射能量，这种状态称原子系统的稳定状态（定态）②频率规则：当原子从一个定态跃迁到另一个定态时，发出或吸收单色辐射的频率满足：只有当原子从一个较大的能量En的稳定状态跃迁到另

8、一较低能量Ek的稳定状态时，才发射单色光，其频率：反之，当原子在较低能量En的稳定状态时,吸收了一个频率为的光子能量就可跃迁到较大能量Em的稳定状态。E2E1E2E1③处于稳定态中，电子绕核运动的角动量满足角动量量子化条件假设1是经验性的，它解决了原子的稳定性问题；假设2是从普朗克量子假设引申来的，因