第5原子结构和元素周期表.pptVIP

* 第 5 章 原子结构和 元素周期表 Chapter 5 Atomic Structure and Periodic Table of Elements 返回 1．? 初步了解氢原子核外电子运动的近代概念、原子能级、波粒 二象性、原子轨道（波函数）和电子云概念. 2．? 了解四个量子数对核外电子运动状态的描述，掌握四个量 子数的物理意义、取值范围. 3．? 熟悉 s、p、d 原子轨道的形状和方向. 4．? 理解原子结构的近似能级序，掌握原子核外电子排布的一 般规则和 s、p、d 区元素的原子结构特点. 5．? 会从原子的电子层结构了解元素性质，熟悉原子半径、电负性等的周期性变化. 本章教学要求 5.1 氢原子结构的近代概念 5.1.1 核外电子运动的特征 ① 能量量子化 ①不连续的、线状的， ②是很有有规律的. 氢原子光谱特征: 日光经过棱镜后得到的是七色连续光谱. 而原子受高温火焰、电弧等激发时, 发射出来的是不连续的线状光谱.每种元素的原子都有其特征波长的光谱线, 它们是现代光谱分析的基础. 氢原子的发射光谱是所有原子发射光谱中最简单的. ΔE = E2 － E1 = hν 如果电子由能量为E1的轨道跃至能量为E2的轨道, 显然应从外部吸收同样的能量. E: 轨道的能量 ν：光的频率 h: Planck常数 波尔理论：E(H) = - 1312/n2 (kJ.mol ) n取值：1，2，3，... 　 ②波粒二象性 微粒波动性的直接证据 — 光的衍射和绕射 在光的波粒二象性的启发下，德布罗依提出一种假想,即电子、原子、分子等实物微粒也具有波粒二象性的假设。 ● 德布罗依关系式： （h称为Planck 常数=6.626×1034J.s ） 灯光源 X射线管 电子源 1927年，Davissson 和 Germer 应用 Ni 晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性. ●波的微粒性 电磁波在有些情况下表现出连续波的性质，另一些情况下则更像单个微粒的集合体的性质（例如：发射、吸收、光电效应等），这叫作波的微粒性。 ③统计性 电子的波动性是电子无数次行为的统计结果，电子波是一种具有统计性的波, 又称几率波。在空间任一点，电子波的强度与电子出现的几率密度成正比。 ψ2∝波的强度∝电子出现的几率密度。 电子的运动没有确定的经典运动轨道，但有确定的与波强度成正比的几率密度分布规律。 5.1.2 波函数 1926年，奥地利物理学家薛定谔提出了描述微观粒子运动规律的波动方程——薛定谔方程： ★ 方程中既包含体现微粒性的物理量 m ,也包含体现波动性的物理量Ψ; ★ 求解薛定锷方程, 就求得波函数Ψ和能量 E ; ★ 解得的Ψ不是具体的数值, 而是包括三个常数 (n, l, m)和三个变量 (r,θ, ψ)的函数式Ψn, l, m (r,θ,ψ) ; ★ 数学上可以解得许多个Ψn, l, m (r,θ,φ) , 但其物理意义并非都合理; ★ 为了得到合理解, 三个常数项（称为量子数）只能按一定规则取值.而有合理解的函数式叫做波函数(Wave functions), 它们以 n, l, m 的合理取值为前提. 氢原子轨道与三个量子数的关系： p.116 表 5.1 波函数即 薛定锷方程的合理解 = 原子轨道（函数） 波函数Ψn, l, m (r,θ,ψ)含有三个自变量，难以作图表示，可将其近似简化为径向部分和角度部分两个函数的组合： 即 Ψn,l,m (r,θ,ψ)= R n,l（r）? Yl,m（θ,ψ） 径向分布函数 角度分布函数 角度分布函数只与量子数l,m有关，所作图形称为波函数（原子轨道）的角度分布图，它描述了波函数（原子轨道）在空间不同方向上的变化。 5.1.3 电子云 电子在空间的几率密度分布叫电子云，用Ψ2表示，即： Ρ（几率密度）∝Ψ2 = R2n,l(r) ? Y2l,m(θ,ψ) 径向分布函数 角度分布函数 原子轨道角度分布图：P.118 电子云角度分布图：P.121 几种直观表示: p.1120 图5-6 （1）主量子数 n (principal quantum number) 5.1.4 描述电子运动状态的四个量子数 ◆ 与电子能量有关 ◆ 电子层，确定电子出现几率最大处离核的距离 ◆ 不同的n 值，对应于不同的电子壳层 　 １　２　３　４　５……..