结构化学1-1课件.ppt

结构化学基础 孙巧珍 2011. 2.21 Email:rosesunqz@ 一、课程安排（1－16周） 二、考核 参考书目 1. 周公度、段连运，《结构化学基础》，北京大学出版社，2002年第三版. 2.厦门大学化学系物构组，《结构化学》，科学出版社，2004年. 3. 周公度、段连运，《结构化学基础（第3版）习题解析》，北京大学出版社，2002年第一版. 4. 周公度，《结构和物性：化学原理的应用》，高等教育出版社，2000年第一版。 5.江元生，《结构化学》，高等教育出版社，1997年. 6.谢有畅 邵美成，《结构化学》，第二版，人 民教育出版社，1983年. 何谓结构化学？ 宏观到微观 人们如何发现微观的物质结构的？ 原子的结构 1911年英国科学家卢瑟福（Rutherford，D. 1749-1819）进行了著名的? 粒子散射实验 A．放射源——放射性元素（Po）放出α粒子，α粒子是氦的核，带2e正电荷，质量是氢原子的4倍，具有较大的动能。 B．金箔——作为靶子，厚度1μm, 重叠了3000层左右的原子。 C．荧光屏——α粒子打在上面发出闪光。 D．显微镜——通过显微镜观察闪光，且3600转动可观察不同角度，α粒子的到达情况。 应用举例 农业 工业 健康 环境 工业三废（气、渣、液）处理；生活垃圾（如白色污染）；人类活动污染 第一章 量子力学基础 1、量子力学的诞生 2、光的波粒二象性 3、Heisernberg测不准原理 第一章 量子力学基础 1.1 量子力学的诞生 1.1-1 三个重要实验 1、黑体辐射 按经典理论只能得出能量随波长单调变化的曲线： Rayleigh-Jeans把分子物理学中能量按自由度均分原则用到电磁辐射上，按其公式计算所得结果在长波处比较接近实验曲线。 Wien假定辐射波长的分布与Maxwell分子速度分布类似，计算结果在短波处与实验较接近。 经典理论无论如何也得不出这种有极大值的曲线。 1900年，Planck（普朗克）假定，黑体中原子或分子辐射能量时作简谐振动，只能发射或吸收频率为?,能量为??h?的整数倍的电磁能，即振动频率为?的振子，发射的能量只能是0h?，1h?，2h?，……，nh?（n为整数）。 h称为Planck常数，h＝6.626×10－34J?S 按Planck假定，算出的辐射能E?与实验观测到的黑体辐射能非常吻合： 2、光电效应与光的波粒二象性 1905年，Einstein在Planck能量量子化的启发下，提出光子说： ★光是一束光子流，每一种频率的光其能量都有一个最小单位，称为光子，光子的能量与其频率成正比：??h? ★光子不但有能量，还有质量（m），但光子的静止质量为零。根据相对论的质能联系定律?＝mc2，光子的质量为：m＝h?/c2，不同频率的光子具有不同的质量。 ★光子具有一定的动量：p＝mc＝h?/c＝h/? (c＝??） ★光的强度取决于单位体积内光子的数目（光子密度）。 产生光电效应时的能量守恒：h?＝w＋Ek＝h?0+mv2/2 （脱出功：电子逸出金属所需的最低能量，w＝h?0） 用Einstein光子说，可圆满解释光电效应： ○当h??w时，???0，光子没有足够能量使电子逸出金属，不发生光电效应； ○当h?＝w时，?＝?0，这时的频率就是产生光电效应的临阈频率（ ?0 ）； ○当h??w时，???0，逸出金属的电子具有一定动能，Ek＝h?－h?0，动能与频 率呈直线关系，与光强无关。 ? = h?，p ＝ h/? 1.1-2 de Broglie(德布罗意）物质波 实物微粒的波粒二象性：1924年，de Broglie受光的波粒二象性启发，提出实物微粒（静止质量不为零的粒子，如电子、质子、原子、分子等）也有波粒二象性。认为?=h?，p＝h/? 也适用于实物微粒，即，以p＝mv的动量运动的实物微粒，伴随有波长为 ?＝h/p＝h/mv 的波。此即de Broglie关系式。 de Broglie波与光波不同：光波的传播速度和光子的运动速度相等；de Broglie波的传播速度（u）只有实物粒子运动速度的一半：v＝2u。对于实物微粒：u＝??，E＝p2/(2m)＝(1/2)mv2 ,对于光： c＝??，E＝pc＝mc2 德布罗意波的统计解释 经典物理理论：波动是以连续分布于空间为特征的，而粒子则是以分立分布为特征的。 物理意义不同：经典的机械波（如水波、声波）、电磁波为介质质点或电磁场的振动在空间的传播；而实物