1-1原子结构与性质素材.ppt

分子结构 原子结构 晶体结构 选修《物质结构与性质》 第1章 原子结构 第 1 节 原子结构模型 不同时期的原子结构模型 一、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 【联想?质疑】 根据卢瑟福的核式原子结构模型和经典的电磁学观点，围绕原子核高速运动的电子一定会自动且连续地辐射能量，氢原子的光谱就应当是由各种波长的光组成，氢原子光谱就应当是连续光谱。 然而，氢原子的光谱是线状光谱，这是为什么呢？ 理论和实验事实 产生矛盾 完善理论 （1）连续光谱 若由光谱仪获得的光谱是由各种波长的光所组成，且相近的波长差别极小而不能分辨，则所得光谱为连续光谱。如阳光等。 氢原子光谱测定示意图 若由光谱仪获得的光谱是由具有特定波长的、彼此分立的谱线所组成的，则所得光谱为线状光谱。如氢原子光谱等。 （2）线状光谱 波尔原子模型 为了解释氢原子光谱是线状光谱这一实验事实，玻尔在卢瑟福核式模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。 波尔的原子结构模型 波尔的原子结构的基本观点： （1） 轨道量子化：原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量； （2）能量量子化：不同轨道上运动的电子具有不同能量，而且能量是量子化的即“一份一份”的，不能任意连续变 化而只能取某些不连续的数值； 基态 ：原子能量最低的状态。 激发态 ：能量高于基态的状态。 （3）跃迁假说：只有当电子从一个轨道（能量为Ei）跃迁到另一个轨道（能量为Ej）时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来，就形成了光谱。 ?E = │Ei- Ej│= h? (?=c/?) n=4 n=3 n=2 n=1 吸收能量 释放能量 氢原子从一个电子层跃迁到另一个电子层时，吸收或释放一定的能量，就会吸收或释放一定波长的光，所以得到线状光谱。 为什么氢光谱是线状光谱？ 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 【联想?质疑】 在外磁场存在时，无论是氢原子还是多电子原子的光谱的一条谱线都可能分裂为多条。显然，上述问题只用玻尔的轨道概念和量子数n是无法解释的。那么，原子中的电子运动状态是否还存在玻尔原子结构模型未能描述的其他量子化概念呢？ 1.原子轨道 (1)电子层（能层）n：描述电子离核的远近 符号： 电子层数： 能量： 离核距离： K L M N O P Q 1 2 3 4 5 6 7 低—————————高 近—————————远 (2)能级：当n相同时，电子所具有的能量也可能不同，因此，对同一个电子层，还可分若干个能级。例如：n=1时，有一个s能级，n=2时，有一个s能级和一个p能级，…… 能级符号：s、p、d、f （3）原子轨道： 表示电子在原子核外的一个空间运动状态。 电子层、能级、原子轨道的关系 （4）“自旋”量子化运动： 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只能有两种，分别用符号“↑”和“↓”表示。 电子层n 1 2 3 4 5 … n 符号 K L M N O … … 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … … 原子轨道 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 … … … 最多容纳 电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … 2 8 18 32 … … 2n2 2.原子轨道的图像描述 电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域，这种电子云轮廓图也就是原子轨道的形象化描述。 原子轨道 轨道形状 轨道个数 s 球形 1 p 哑铃形 3 d能级的原子轨道（花瓣形） 3.电子云：电子出现的概率分布图 现代量子力学指出，对于微观粒子而言，不能同时准确测定它的位置和速度而只能用统计的方法确定它在核外各处出现的概率。 （1）电子云表示电子在核外空间某处出现的几率，不代表电子的运动轨迹。 （2）电子云图中小点的疏密表示电子单位体积出现几率的大小 （3）小点不表示一个电子，表示电子在此处出现过 * *