南医大无机化学09原子结构摘要.ppt

Chap.9 原子结构 (Atomic Structure) 主要内容 9.1 原子结构理论 1.古代希腊哲学家德模克利特的原子论 任何物质都是由不可分的原子构成。 2.道尔顿(J.Dolton)的原子理论---19世纪初 化学元素是用物理方法不能再分割的最基本的物质组分，每一种化学元素有一种原子；同种原子质量相同，不同种原子质量不同；原子不可再分，一种原子不会转变为另一种原子。 3.卢瑟福:?粒子散射实验 有核原子模型 经典理论的原子模型 无法解释原子光谱 无法解释为何原子能稳定地存在 9.1 原子结构理论 4.1913年，玻尔将量子论用于原子，提出玻尔模型 5.1924年，德布罗意提出物质波假设 6.1926年，薛定谔建立微观粒子波动方程 7.1927年，戴维、革默电子衍射实验证实物质波 8.1927年，海森堡提出测不准原理 9.1 原子结构理论 连续光谱(实验室） 线 状 光 谱 氢原子光谱 氢原子光谱谱线 氢原子光谱的规律 能量量子化 光子学说 玻尔理论的局限性 ①只限于解释氢原子或类氢离子（单电子体系）光谱，不能解释多电子原子的光谱。 ②没有正确描述电子的微观状态。 （一）光的波粒二象性 波动性：光能发生衍射和干涉等波的现象。 粒子性：光的性质可以用动量来描述。 （二）德布罗意的物质波假设 电子衍射环纹 例：子弹的m= 2.5 × 10-2 kg, ?= 300 ms-1;电子的me= 9.1×10-31 kg, ?= 5.9×10-5 ms-1。?求波长： 解:子弹? = h / mv = 6.626×10-34 / (2.5 × 10-2 ? 300) = 8.8 ?10-35 (m)可忽略，主要表现为粒子性。 电子 ? = h / (mv) = 6.626×10-34 / (9.1 × 10-31 ? 5.9×10-5) = 12 ? 10-10 (m) = 1.2 nm 显然，?x ? ,则 ?p ?; ?x ? ,则 ?p ? 电子运动的规律 四、量子数 主量子数n 角(副)量子数 l 结合量子数n值和l值来判定具体的代表轨道 1 0 1s 1种 结 论 n：电子层 l：亚层，即轨道 (1)n层有n个l值，有n种轨道。 (2)n值相同，l值不同的电子，l值越大，电子的能量越高。 (3)n、l值相同的电子，能量相同，能级相同。 磁量子数m 结合量子数n,l,m值来判定具体的代表轨道 1 0 0 1s 1种 自旋量子数ms 四个量子数描述核外电子运动的可能状态 ★电子云 电子在核外空间出现的几率密度分布情况，用小黑点的疏密程度形象化地表示，所得到的图形称电子云。★电子云界面： 在一界面内，电子出现的总几率≥95%，则该空间面称电子云界面。 电 子 云 9.3 核外电子的排布和元素周期系 能级与n、l的关系 如: E1s＜E2s ＜ E3s ＜ E4s E2p ＜ E3p ＜ E4p ＜ E5p E3d ＜ E4d ＜ E5d 一方面，n越大，电子离核的平均距离越远，核对其吸引力减弱，使能级升高； 另一方面，n越大，内层电子越多，原子中其它电子对它的屏蔽作用则越大，即σ越大，有效核电荷越少，使能级升高。 能级与n、l的关系 如：Ens ＜Enp ＜End ＜E4f E3s ＜E3p ＜E3d E4s ＜E4p ＜E4d ＜ E4f 因电子的角量子数l的不同而不同，4s ，4p ，4d ，4f受到其它电子的屏蔽作用依次增大，故在多电子体系中，n 相同而l不同的轨道，发生能级分裂。 能级与n、l的关系 n≥4,Ens ＜E(n-1)d ＜Enp n≥6,Ens ＜ E(n-2)f＜E(n-1)d ＜Enp 主量子数n相同时，电子离核的平均距离相同，为什么能量会有高低之分呢？n、l都不同时，为什么会出现能级交错现象呢？这个问题可以从电子的钻穿效应来解释。 （二）钻穿效应 钻穿效应的结果，使核对电子的吸引力增大，电子的能量降低。 当 n 同而 l 不同，l 越小的电子钻穿效应越强，E 越低。 以4s