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1、原子结构与元素周期系主讲：郭琦核外电子的运动状态核外电子的排布和元素周期系元素基本性质的周期性1原子结构与元素周期系第一部分核外电子的运动状态氢原子光谱和玻尔理论微观粒子的波粒二象性波函数和原子轨道概率密度和电子云波函数的空间图象四个量子数2原子结构与元素周期系1━1氢原子光谱和玻尔理论氢原子光谱和玻尔理论玻尔理论的应用玻尔理论局限性3原子结构与元素周期系经典物理学概念面临的窘境Rutherford“太阳-行星模型”的要点：1.所有原子都有一个核即原子核(nucleus)；2.核的体积只占整个原子体积极小的一部分；3.原子的正
2、电荷和绝大部分质量集中在核上；4.电子像行星绕着太阳那样绕核运动。4原子结构与元素周期系在对粒子散射实验结果的解释上,新模型的成功是显而易见的,至少要点中的前三点是如此。根据当时的物理学概念,带电微粒在力场中运动时总要产生电磁辐射并逐渐失去能量,运动着的电子轨道会越来越小,最终将与原子核相撞并导致原子毁灭。由于原子毁灭的事实从未发生,将经典物理学概念推到前所未有的尴尬境地。经典物理学概念面临的窘境？会不会？！5原子结构与元素周期系氢原子结构的量子力学模型：玻尔模型Thequantummechanicalmodelofthest
3、ructureofhydrogenatom—Bohr’smodel特征:①不连续的、线状的;②是很有规律的。6原子结构与元素周期系氢原子光谱由五组线系组成,任何一条谱线的波数(wavenumber)都满足简单的经验关系式:名字n1n2Lyman系Balmer系Paschen系Brackett系Pfund系123452,3,4,…3,4,5,…4,5,6,…5,6,7,…6,7,8,…如：对于Balmer线系的处理n=3红（Hα）n=4青（Hβ）n=5蓝紫（Hγ）n=6紫（Hδ）7原子结构与元素周期系爱因斯坦的光子学说普朗克的量
4、子化学说氢原子的光谱实验卢瑟福的有核模型Bohr在的基础上，建立了Bohr理论波粒二象性8原子结构与元素周期系原子光谱——是不连续性的线状光谱氢原子光谱——是最简单的原子光谱玻尔的三点假设氢原子光谱和玻尔理论9原子结构与元素周期系1.电子不是在任意轨道上绕核运动，而是在一些符合一定条件的轨道上运动，即电子轨道的角动量P，必须等于h/2π的整数倍。这种符合量子化条件的轨道称为稳定轨道，电子在稳定轨道上运动时，并不放出能量。玻尔的三点假设10原子结构与元素周期系2.电子的轨道离核越远，原子所含的能量越大，原子在正常或稳定状态时（称
5、为基态），各电子尽可能处在离核最近的轨道上，这时原子的能量最低。当原子从外界获得能量时（如灼热、放电、辐射等）电子可以跃迁到离核较远的轨道上去，即电子已被激发到较高能量级上，此时原子和电子处于激发态。3.只有电子从较高的能级（即离核较远的轨道）跃迁到较低的能级（即离核较近的轨道）时，原子才会以光子形式放出能量。hν=E2-E111原子结构与元素周期系玻尔理论的应用成功解释了H及He+、Li2+、B3+原子光谱的产生和规律性 “连续”或“不连续”实际上就是量的变化有没有一个最小单位。说明了氢原子的稳定性计算氢原子的电离能与实验值
6、非常接近△E＝-2.17×10-21×6.02×1023＝-1305.4kJ/mol实验值为-1312kJ∕mol12原子结构与元素周期系玻尔理论局限性对氢原子光谱的精细结构无法说明不能说明多电子原子光谱不能解释氢原子光谱在磁场中的分裂结论：量子性是微观世界的重要特征，要正确客观地反映微观世界微粒运动的规律，就必须用建筑在微观世界的量子性和微粒运动的统计性这两个基本特征基础上的量子力学来描述。13原子结构与元素周期系1━2微观粒子的波粒二象性一、光和实物粒子的波粒二象性1924年德国物理学家LdeBroglie(德布罗意)提出
7、假设：既然光是一种微粒又是一种波，那么静止质量不为零的实物粒子也含有相似的二象性1927年C.J.Pavisson(戴维逊)和L.H.Germer(盖末尔)获得一种晶体的电子衍射图，从实验上证实了deBroglie的假设，从此科学家们开始接受实物粒子的二象性。14原子结构与元素周期系感光屏幕薄晶体片衍射环纹电子枪电子束电子衍射实验示意图用电子枪发射高速电子通过薄晶体片射击感光荧屏，得到明暗相间的环纹，类似于光波的衍射环纹。15原子结构与元素周期系结论：1.电子等实物粒子具有波粒二象性；2.不能用经典物理的波和粒的概念来理解它的
8、行为。再次说明描述电子等微粒的运动规律只能用描述微粒运动规律的量子力学。16原子结构与元素周期系二、不确定原理和几率概念不确定原理：一个粒子的位置和动量不能同时地、准确地测定。注意：这里所讨论的不确定性并不涉及所用的测量仪器的不完整性，它们是内在固有的不可测定性。△x≥h/4
