第1章原子结构和元素周期律ppt课件.ppt

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1、第1章原子结构和元素周期律太原师范学院化学系TaiyuanNormalUniversity化学与社会1.1人类对原子的认识（1）19世纪初，DaltonJ.提出原子学说，指出物质由原子组成，原子不能创造，也不能毁灭，在化学变化中不能分割，且在化学反应中保持本性不变。电子的发现冲击19世纪后期，物理学家在研究放电现象时，发现了电子。（2）电子(e)带负电能从不同物质中分离出来原子(a)呈电中性原子中普遍存在着某种带正电荷的组成部分，且q+=q-1）2）3）（3）1911年，RutherfordE.通过粒子散射实验，提出带核的原子模型，指出

2、原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，位于原子中心，电子带负电荷，在原子核周围空间做高速运动。核电荷数(z)=质子数=核外电子数原子核所带正电荷数称核电荷数(z)，因为原子核由带正电荷的质子和不带电荷的中子组成，所以原子内部绝大部分是空的，原子的质量几乎全部集中在原子核上。故电子质量可以忽略，那么原子相对质量（取整数部分，即质量数A）就等于质子相对质量（取整数，质子数z）与中子相对质量（取整数，中子数N）之和。质量数(A)=质子数(z)+中子数(N)例已知硫原子的质子数z为16，质量数A为32，则其中子数=A–z=32-16=16若

3、以表示一个质量数为A，质子数为z的原子，那么构成原子的各粒子之间的关系为：原子核质子核外电子中子z个(A-z)个原子（）z个只要知道上述三个数值中的任意两个就可推算出另一个。元素：具有相同质子数的同一类原子的总称。可见，同种元素的原子质子数相同，但中子数未必相同。这些具有相同质子数，不同质量数的原子互为同位素。例：氢有3种同位素——氕()、氘()和氚()，其中，氘和氚是制造氢弹的材料。铀有3种天然同位素，、和，是制造原子弹的材料和核反应堆的燃料。1.1核外电子的运动状态1.2.1电子云的概念宏观物体的运动经典力学电子运动如:汽车的行驶、

4、卫星的发射量子力学测不准原理微观粒子，如：电子等在核外空间所处的位置及运动速度不能同时准确地测定，不能描绘它的运动轨迹。研究对象一个电子的多次行为或许多电子的一次行为研究方法统计力学研究目的统计电子在核外空间单位体积内出现机会的多少概率密度例：氢原子核外的电子xyz图中，红色的原子核位于中心，颜色的深浅表示核外电子概率密度的大小。电子云是电子在核外空间出现概率密度分布的一种形象描述。1.2.2四个量子数电子的运动状态可用四个量子数描述——主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数ms。其中，n、l、m确定电子在空间运动的轨道，即原子

5、轨道。注：这里轨道的概念与传统意义上的不同。ms确定电子的自旋运动状态。(1)主量子数na决定核外电子离核的远近及电子的能量高低。bn可取1，2，3，4…等正整数。n越大，表电子离核越远，能量越高；n越小，表电子离核越近，能量越低。c对应不同的电子层：n=1，2，3，4，5，6KLMNOP(2)角量子数la决定原子轨道或电子云的形状。bl可取小于n的正整数，即0，1，2，3，…，n-1。相应的符号是：spdfg…cn相同，l不同的状态称为电子亚层。一个电子层可分为几个亚层。注对于单电子原子，如：H原子，其轨道能量仅由n决定。H原子能量:

6、对于多电子原子，其轨道能量却由n和l共同决定。n相同时，l越大，电子能量越高。例：对于一个n=2的电子层，有两个亚层，即l=0和1，相应的原子轨道符号为2s、2p。(c)磁量子数ma规定电子运动状态在空间伸展的取向。bm可取。对某个运动状态有2l+1个伸展方向。例：p轨道，l=1，则m=，即p轨道有3种取向，分别用px、py和pz表示。l仅表示轨道的形状，m是在与轨道形状有关的基础上，还和伸展方向有关。l与m的差别例：p轨道，l=1，形状为哑铃型-+m=+++---yxzxxyyzz(c)自旋量子数ms电子除绕原子核运动外，本身还做自旋

7、运动。因自旋分顺时针和逆时针两个方向，故常用和，或和表示自旋相反的电子。四个量子数的关系量子数原子轨道电子层可容纳电子数nlmms名称容纳电子数1（K层）001s22（L层）002s21+10-12p61.2.3核外电子排布(1)保里不相容原理核外电子排布遵循3个原则:一个原子轨道上最多只能排两个电子，且这两个电子自旋方向必须相反。一个s轨道最多只能有2个电子，一个p轨道最多可容纳6个电子。第n个电子层能容纳的电子总数为2n2个(2)能量最低原理在不违反保里原理的条件下，电子优先占据能量较低的原子轨道，使整个原子体系能量最低。原子轨道的

8、能量（能级）主要由n和l决定。当n相同时，l越大，能级越高；l相同时，n越大，能级越高。E3s