大学教材《无机及分析化学》PPT之04_原子结构.ppt

原 子 结 构;原子核（质子＋中子）;第1节 原子结构理论发展简史; 公元前四百年，哲学家对万物之源作了种种推测。;2、道尔顿的原子论 ;3、汤姆逊的“葡萄干布丁”原子模型; 1903 年, 汤姆逊提出了著名的原子结构模型－“葡萄干布丁”模型。; 不超过某一数目的电子组成一个“壳层”；超过某一数值时则超出部分组成新的壳层。;汤姆逊原子模型的贡献：;4、卢瑟福的有核原子模型（行星原子模型） ; －绝大多数?粒子通过金箔时并没有偏转，; ?粒子在行进中遇到了原子中体积非常小，质量与正电荷都很集中的部分，在相互排斥情况下，引起了α粒子的散射。 ;【卢瑟福有核原子模型的内容】; － 成功解释了?粒子散射实验, 为人类认识原子结构增添了光辉的一页。; 【但是】人们很快意识到卢瑟夫的有核模型同经典力学有很大的矛盾:;5、玻尔原子模型：已踏在量子力学的门坎; 但是，玻尔理论毕竟只是经典力学与量子物理的混合物，其理论本身存在固有的内在矛盾，这种矛盾在日新月异的实验物理和理论物理中暴露无遗， 终于在十几年之后让位于新的量子论－量子力学。;6、电子云模型：量子力学来描述核外电子运动; 1926 年，薛定格用波函数来描述微观粒子的运动状态, 建立了波函数所遵从的微分方程。;Flash s4-1 电子的发现； Flash s4-2 汤姆逊实验（测定q/m)； Flash s4-3 密立根油滴实验（电子质量）； Flash s4-4 汤姆逊原子模型； Flash s4-5 卢瑟福有核模型;第2节 微观粒子的波粒二象性; 在可见光区，四条明显的谱线，H?，H?，H?，H?，其波长分别为656.3 nm，486.1 nm，434.0 nm，410.2 nm。;当n=3; 后来，在紫外、红外区也发现了氢光谱的若干谱线，1913年里得堡提出了适用所有氢光谱的通式：;【由此可见，H光谱具有如下特征】;氢光谱的实验事实，用经典力学能否解释呢？;二、玻尔理论;1、定态假设;2、跃迁假设;3、角动量量子化假设;由于库仑力给电子提供向心力 ; h=6.626×10-34 J s，?＝3.14159，k=9×109 N·m2/C2，e=1.6×10-19C，m=9.1×10-31 kg 代入 ;此外，玻尔还指出;－能成功解释氢光谱;;三、微观粒子的波粒二象性; 对于光的本质研究，长期以来人们只注重其波动性而忽略其粒子性。; 而且，德布罗意将 Einstein 的质能方程（ E = m c 2） 和光子的能量公式（E = h ?）联立：; 同样，德布罗意认为具有动量 P 的微观粒子，其物质波的波长?为 ：; 电子枪发射的高速电子流通过薄晶体片，经晶格的狭缝射到感光荧屏，得到明暗相间的环纹，类似于光波的衍射环纹。;【例】利用德布罗意关系式计算 （1）质量为9.1?10-31 kg，速度为6.0?106 m/s的电子，其波长为多少？ （2）质量为1.0?10-2 kg，速度为1.0?103 m/s的子弹，其波长为多少？ ;四、海森保的测不准原理;1927年，德国物理学家海森保指出：;测不准原理到底说明什么呢？; 测不准原理是不是意味着微观粒子的运动规律“不可知”？;【总之】;电子的波动性与机械波的区别？;第3节 氢核外电子的运动状态;1926年，奥地利物理学家薛定谔，提出了著名的薛定谔方程; 原则上讲，只要找出体系势能（V）的表达式，带入薛定谔方程，便可得到波函数（?），即求出电子的运动状态。;一、波函数?、原子轨道;2、原子轨道;二、概率密度、电子云 ; 量子力学中，用波函数绝对值的平方 表示电子出现的概率密度。;2、电子云 ; 这种形象化表示概率密度分布的图形称为电子云，是电子行为具有统计性的一种形象化描述。; 【 需要注意的是】在研究原子中电子的运动时，无法说明电子恰好在某一位置，只能指出电子在空间的几率密度分布，即电子云分布。;三、原子轨道、电子云的图象 ;;Flash：S4-7 波函数的空间构象 S4-8 原子轨道的角度分布1 S4-9原子轨道的角度分布2 S4-10 原子轨道的角度分布总结;1、原子轨道的角度分布图 ; 可见， Yn,l (?,?)与n、离核半径（r）无关，只要l，m值相同，它们角度分布图的形状也相同（2Pz，3Pz，4Pz）。;2、电子云的角度分布图;【原子轨道和电子云角度分布图的比较】 ;3、电子云的径向分布图;Flash：s4-11电子云的径向分布图 s4-12 概率密度和电子云的关系