第2章物质结构基础.ppt

物质结构基础 第二章 物质结构基础 第一节 原子结构 第二节 多电子原子结构和元素周期律 第三节 分子结构 第四节 晶体结构 卢瑟福现代原子模型(1911) 玻尔原子模型(1913) 电子云模型 原子结构模型的建立历程 第二章 物质结构基础 第一节 原子结构 第二节 多电子原子结构和元素周期律 第三节 分子结构 第四节 晶体结构 科学发展的一般规律： 定律 假说 通过大量实验来验证 理论学说 思维活动 在实践中应用并不断修正 客观现象 科学实验 生产实践 重现 总结 第一节 近代原子结构理论 质子(+) 中子 原子核(+) 核外电子(-) 原子 原子（包括氢原子）得到能量（高温、通电）会发出单色光，经过棱镜分光得到分立的、有明显分界的谱线线状光谱。 原子光谱属于不连续光谱。每种元素都有自己的特征线状光谱。 氢原子光谱 波尔理论的成功之处 解释了氢原子光谱的不连续性，原子辐射能量的不连续性， 激发态原子为什么会发射出光射线。 比较好地说明了氢光谱线频率的规律性（即里德堡公式）。 不能解释氢原子光谱在磁场中的分裂 波尔理论的不足之处 不能解释氢原子光谱的精细结构 不能解释多电子原子的光谱 一、多电子原子轨道的能级 原子轨道的能量主要与主量子数(n)有关，对多电原子来说（除H外其它元素原子的统称），原子轨道的能量还与角量子数(l)有关。 轨道：与氢原子类似，其电子运动状态可描述为 1s, 2s, 2px, 2py, 2pz, 3s… 能量：与氢原子不同, 能量不仅与n有关,也与l有关。 Pauling原子轨道的近似能级图 ns (n-2)f (n-1)d np 能级交错 ①各电子层能级 的相对高低; 一、多电子原子轨道的能级 按能级组排列的元素周期系 一、多电子原子轨道的能级 二、原子核外电子的排布规则 1. 核外电子分布的原则 泡利不相容原理 能量最低原理 c. 洪特规则 符合“两原理一规则”: (1) 泡利不相容原理 同一原子中不能存在运动状态完全相同的电子。 或者同一个原子中没有四个量子数完全相同的两个电子存在。 或者同一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且自旋方向相反 结论： 每一电子层最多所容纳的电子数为 2n2 quantum number n l m ms electric A 2 1 0 +1/2 electric B 2 1 0 - 1/2 轨道总数：n2 = 4 填充电子数：2n2 = 8 例如： n=2 6C 1s22s22p2 1s22s22p63s23p63d64s2 26Fe 内层电子 外层电子 电子总是优先占据可供占据的能量最低的轨道, 占满能量较低的轨道后才进入能量较高的轨道。使整个原子系统能量最低。 结论：电子进入轨道顺序： 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p … (2) 能量最低原理 电子分布到等价轨道时，总是尽先以相同的自旋状态分占轨道。即在 n 和 l 相同的轨道上分布电子，将尽可能分布在 m 值不同的轨道上，且自旋相同。 结论：电子在等价轨道分布时抢先占领不同的 轨道，且自旋相同。 (3) 洪特规则 例如：Mn (25)原子3d 轨道中的5个电子按下面列出的方式(a)而不是按方式(b)排布： (a) Mn:1s22s22p63s23p64s23d5 3d 4s (b) Mn:1s22s22p63s23p64s23d5 根据洪特规则, 下列三种排布中哪一种是氮原子的实际电子组态? N：1s2 2s2 2p3 全 空: 半 满: 全 满: p0， d0， f0 p3， d5， f7 p6， d10，f14 24Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d44s2 √ × 29Cu 1s22s22p63s23p63d94s2 √ × 1s22s22p63s23p63d104s1 洪特规则特例 原子较稳定 泡利不相容原理 能量