化学第九章原子结构ppt课件.ppt

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1、第十章（预习）现代价键理论是共价键的理论基础？主要贡献是合理的解释饱和性和方向性？杂化轨道理论在这里主要是为分子的空间结构服务的？分子轨道理论目的是为解释分子的稳定性？第九章原子结构和元素周期律9－1核外电子运动状态及特征一、原子结构的认识史1、汤姆森的“枣糕原子模型”2、卢瑟福的“行星系原子模型”3、玻尔的“定态原子模型”玻尔模型建立的基础氢原子光谱（一部分）紫外紫蓝蓝绿红可见区656486434410364λ/nmγ减小λ增大玻尔的氢原子模型玻尔通过对氢原子光谱的测定，提出了玻尔理论，其要点为：1、电子在原子核外只能沿着某

2、些特定的，称为量子化的，即能量不连续的轨道运动，此时原子不辐射能量而稳定存在，属稳定状态，称定态。其中能量最低的定态称基态，其他能量较高的定态叫激发态。2、当电子从基态向激发态跃迁时，要吸收能量，而电子从激发态向基态跃迁时，要辐射能量，而且是以光量子的形式放出。3、电子运动的角动量L必须等于h/2的整数倍玻尔理论图示123电子原子核123基态第一激发态第二激发态N=………玻尔理论中的一些名词量子化：即能量不连续轨道：玻尔认为电子沿着能确定的路线运动的，这条确定的路线轨迹称为轨道。定态：原子能稳定存在的状态。基态：原子能量最低

3、的状态称基态。激发态：其他能量较高的状态叫激发态。跃迁：电子从一条轨道转到另一条轨道运行称为跃迁，伴有随能量的改变。氢原子核外电子的能量E=—2.18×10-18Z2/n2n=1、2、3、……的正整数，n越大能级越高。称为主量子数。n=1基态n＞1激发态由上述公式可知：氢原子核外电子的能量只与主量子数有关。玻尔理论的局限性成功之处引入了量子化的观点成功解释氢原子光谱原子的稳定性局限性沿用了经典力学中固定轨道的概念。无法解释除氢原子外的其他原子的光谱。电子运动的波粒二象性具有一定的质量和速度，是粒子性表现。能产生衍射现象，则是波

4、动性的表现。实验证明电子波是概率波。波强度的大小反映电子出现的机会或概率，即电子的运动仅具有统计规律.无法预测某个电子在某一时刻在空间的准确位置和运动速度。四、氢原子的波函数引出的概念有：波函数Ψ（原子轨道函数）原子轨道与波函数四个量子数波函数Ψ的图形表示（概率密度和电子云，概率分布的表示方法--径向分布函数）薛定鄂方程(一)又称为电子的波动方程。是奥地利物理学家薛定鄂于1926年利用德布罗依的物质波的观点，提出的描述微观粒子运动规律的波动方程。电子是微观粒子，也符合此波动方程。Ψ=Ψ(x，y，z)薛定鄂方程(二)m电子的质量

5、x，y，z电子在空间的坐标E电子的总能量V电子的势能E–V电子的动能H普朗克常数Ψ波函数，方程式的解量子力学用波函数（Ψ）和其相应的能量来描述电子的运动状态电子运动的特征：1、具有波粒二象性2、电子波是概率波3、可用波函数（Ψ）和其相应的能量来描述4、电子的能量具有量子化的特征9－2氢原子的波函数解波函数只要求得波函数Ψ的解,即可了解电子在原子核外空间的运动状态。为求得波函数Ψ的解,在数学上需要把直角坐标系转换为球坐标系。Ψ＝Ψ(x,y,z)→Ψ＝Ψ(r,θ,ф)。直角坐标系转换XYZ电子的空间位置P(X,Y,Z)或P(r,θ

6、,φ)θφrr—电子离原子核的距离；θ、ф—方位角，表示电子在空间的方位。x＝r·sinθcosфy＝r·sinθsinфz＝r·cosθ原子轨道和波函数Ψ由于电子具有波的特征，所以电子在原子核外空间的三维空间的运动状态用波的形式来描述，称为波函数Ψ。在量子力学中常把波函数叫做原子轨道函数，简称原子轨道。注意：此处的轨道是无明确的空间轨迹的，要与玻尔的有形且明确的轨道严格区分开来。一、量子数薛定鄂方程的解(1)主量子数n(2)轨道角动量量子数l(3)磁量子数m自旋角动量量子数si薛定鄂方程的解非常多而且非常复杂。大部分解不合理

7、，合理解只占一小部分。且必需满足一些量子化条件。这些量子化条件一共有三个。它们称为三个量子数n；l；m。它们反映了电子运动状态的量子化特征。量子数的取值和组合方式一定，波函数Ψ的解也就确定了。即可用三个量子数的取值和组合方式来代替薛定鄂方程的具体解。薛定鄂方程的具体解nlm轨道波函数Ψ1001sA1e－B·r√1／4π2002sA2e－B·r／2√1／4π2112PxA3e－B·r／2√3／4πsinθcosφ2102PyA3e－B·r／2√3／4πsinθsinφ21-12PzA3e－B·r／2√3／4πcosθ*A1、A2

8、、A3、B均为常数主量子数n也叫电子层数取值：n=1，2，3，4，……。它决定电子在原子核外空间出现概率最大的区域离核的距离的远近，n越大，电子在原子核外空间出现概率最大的区域离核的距离越远。因此主量子数是决定能量的主要因素。在单电子体系中，是决定能量的唯一因素。轨道角动量量