无机化学 教学课件 作者 胡伟光张桂珍 主编 第六章 原子结构.ppt

尚辅网 尚辅网 第六章 原子结构 学习目标： 1.了解微观离子运动的特征。 2.掌握用四个量子数描述电子运动状态的方法。 3.掌握元素基本性质的周期性变化规律。 4.掌握原子核外电子分布的三原则。能写出原子核外电子的分布式。 目录： 第一节 原子的波尔模型 第二节 核外电子运动状态的近代描述 第三节 原子中核外电子的分布 第四节 元素基本性质的周期性变化 第一节 原子的波尔模型 玻尔在氢原子光谱实验和量子论的基础上，把化学、放射性和光谱学方面的实验事实与原子结构模型联系在一起，在研究氢原子光谱产生的原因中发展了原子结构理论，于1913年提出的一种氢原子模型。 它对于解释氢原子光谱、建立能级的概念及推动原子结构理论的发展起着重要的作用。 一、氢原子光谱 自然界的物质受到激发后均可发出辐射能。滋润万物的太阳 光，驱走黑暗的白炽灯发光，物质燃烧发光等是最常见的辐 射能。原子、分子、离子受激发也可发光。 光谱：将物质所发出的光线经棱镜折射后投射到屏幕上，得 到的图像称为光谱。 不同物质的光谱各有特色。 产生氢原子光谱的实验装置图： 在可见光范围内，氢原子光谱有比较明显的4条谱线：HαHβHγHδ. 二、量子论的主要内容 微观粒子的能量是量子化的，只能以某一最小单位 的整数倍发生变化，即变化时不连续的。 这种物理量的不连续变化称为量子化。将不连续变 化的物理量的最小单位称为量子。光的最小能量单 位称为光量子。 E = 式中 h—普朗克常数，h = 6.626 × 10-34J·s γ—光子的特征频率 微观粒子由一种状态变化到另一状态时，可以通过 吸收或发射电磁波(即光波)来实现。吸收或发射的 电磁波的频率是确定的，并服从下列关系式： hγ = E2 – E1 ∴γ为定值 结论：原子光谱中辐射波频率的不连续性是能量 量子化的必然结果。 以氢原子光谱为实验基础，量子论为理论依据，玻 尔提出了他的原子模型。 (3)能量辐射 跃迁：电子由一个定态E1（一个能级）到另一个定态E2 （另一个能级）的过程。 原子中，电子跃迁时，一定会吸收或释放辐射能。 hγ = E2 – E1 正常状态下，原子不会发光，更不可能自行毁灭。 当受到激发时(高温火焰、电火花、电弧等作用)．电子可以跃 迁到激发态。而处于激发态的电子极不稳定，会立刻跃回基 态，并以光的形式将吸收的能量辐射出来。 即 当电子从能量较高的(E2)轨道跃迁到能量较低的(E1)轨道 时，原子就放出能量。放出的能量转变为一个辐射能的光子， 其频率可由两个轨道的能量差决定。 玻尔提出的原子结构模型，揭示了光谱线与原子结构内在联系。 这一开拓性的贡献，使玻尔获得了1922年诺贝尔物理学奖。 波尔理论的 意义及局限性 意义：波尔提出的能级和能级不连续的概念， 解释了氢原子光谱为线状的原因。其观点具有划时代的意义。 局限性：不能解释多电子原子光谱的一般现象。 波尔理论局限性的根本原因： 他是用经典力学的方法描述微观粒子的运动状态。 那么，微观粒子的运动究竟具有哪些特点呢？ 第二节 核外电子运动状态的近代描述 一、核外电子的运动特征 1．电子的运动具有波粒二象性 ①1924年，法国 物理学家德布罗意提出假设 ②1927年，美国 物理学家戴维逊通过电子衍射实验证实了电子运动具有波动性。 ③1928年，又证实了质子、中子、原子、分子等微观粒子的运动都具有波动性。 结论：电子及所有微观粒子的运动特征：具有波 动性和粒子性—波粒二象性。（电子在原子的空间运动速度很快接近光速。 ） 在讨论原子结构时，许多时候是用原子轨道的角 度分布图来描述核外电子的运动状态。 由于电子的运动没有确定的轨道,我们不能测定或 计算出它在某一时刻所在的位置，也不能描画出 它的运动轨迹。 1.原子轨道：反映电子在核外运动的某个空间范围。   　 1.原子轨道 原子轨道：反映电子在核外运动的某个空间范围。 对原子轨道的理解： 原子轨道：电子出现的机会最多这个区域 ， 简称—轨道 宏观：轨道是指物体运动时所循的路径。 微观：轨道是指原子核外电子出现机会最多 的那个区域。（电子是微观粒子） 你对“原子轨道’的概念理解了吗？ 2.电子云 （1）几率密度：电子在核外空间某处单位体积内出现的几率。 （2）电子云：电子在核外空间一定范围内出现，好象带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，所以我们形象的称之为“电