第二章 原子结构和元素周期律课件.ppt

第二章 原子结构和元素周期律 1、plank的量子化理论：物质吸收和发射能量是不连续的，是量子的整数倍，即量子化的； 2、Einstein的光子学说：光既有波动性，又有粒子性（即波粒二象性），能量以光的形式传播时，最小单位是光量子（即光子），联系 粒子性 和 波动性 的公式： E = hν p = h/λ 1、原子中的电子仅能在某些特定的轨道上运动，电子在这些轨道上不辐射能量，而且每个稳定轨道的角动量L是量子化的，是h/2π的整数倍，即 2、当电子在不同轨道跃迁时，原子会吸收或辐射光子，其能量决定于跃迁前后两个轨道能量之差，即： r：电子做圆周运动处于稳定态时，库仑引力=离心力 1、单电子绕核运动的轨道半径是量子化的,大小为52.9pm(波尔半径)的n2倍;电子的能量也是量子化的,为Ry(里伯德能量)-1/n2倍。 2、核电荷数为Z的单电子绕核运动时的离心力 为 ,类氢原子的单电子的轨道半径和能量与n的关系式： 5、根据玻尔理论，电子在定态轨道上运动时，不会沿螺旋形轨道靠近原子核，原子也不会湮灭。 氢原子受到激发时，核外电子从基态跃迁到激发态，处于激发态的电子不稳定，当它跳回到较低能级时，以光子的形式放出能量。由于轨道能量是量子化的，所以由能量决定的光子的频率也不连续。这样就可以解释氢原子的线状光谱。 6、可以解释从实验中总结出来的里伯德经验公式。 设电子由状态n2跃迁到状态n1(n2n1),由bohr理论第二条假设得出发射的光的波数为： 而Rydberg 经验公式为： 对比得： 与实验结果非常相符。 只能解释氢原子光谱，不能说明多电子原子体系的光谱； 不能解释氢原子光谱的精细结构，不能解释周期表； 没有正确描述电子的微观状态，经典力学不适用于微观粒子； 产生原因：把宏观的牛顿经典力学用于微观粒子的运动，没有认识到电子等微观粒子的运动必须遵循特有的运动规律和特征。 假设： 1924年，德布罗意(De Broglie)在Einstein的波粒二象性的启发下，认为所有微观粒子如电子、原子等也具有波粒二象性，并预指出所有高速运动的微观粒子均满足： E = hν p = h/λ 关系 ? = h / P = h / (mv) 这种实物微粒具有的波称为德布罗意波或物质波。 证实： 1927年德国科学家海森堡（W. Heisenberg）提出了测不准原理（uncertainly principle）： 不可能同时准确地确定微观粒子的空间位置和动量。 测不准关系式为： △x·△px≈h Δx为微观粒子在x轴方向上的位置误差（不确定量）， Δpx为动量在坐标x方向上的误差。 微观粒子的位置越准确，其动量（或速率）就越不准确；反之，其动量越准确，位置就越不准确。 宏观粒子的状态用其坐标和动量来描述 微观粒子的状态波函数 来表示 电子出现在体积元dxdydz中的概率为： 核外电子的运动规律须用量子力学来描述，它的基本方程是Schrodinger方程，是一个偏微分方程： 薛定谔方程的解的讨论： 除了是数学上的解以外，还需要是符合化学要求的、合理的解，要求满足波函数的三个标准条件： (1) 应该是单值的，否则其在某点的概率密度就不是单值的； (2) 应该是平方可积的，否则就不能用归一化条件将其归一化； (3) 应该是连续的，而且其一次微商也是连续的，否则其二次偏导数就不存在。 不同的E对应不同的解，其中每个解表示粒子的一个可能状态，相对应的能量E是粒子处于这个状态的能量。 1、单电子原子的波函数 2、描述电子运动状态的四个量子数 3、波函数图像（原子轨道和电子云） 用分离变量法解方程(2.25)，令 分离后所得的三个函数分别是: 2.3.2 描述电子运动状态的四个量子数 Rn,l(r)——径向部分 1、 径向波函数图 —— Rn,l(r)与r的关系： 波函数角度分布图: p轨道 2、电子云的角度分布图： 在空间的分布叫电子云； 把 取平方后得 ，再