现代对化学元素周期律的探索.PPT

第四章现代化学 现代化学 第一节：原子结构与原子周期率的发展 第二节：核化学产生和发展 第三节：分析化学的发展 第四节：现代有机化学的发展 第五节：高分子化学的建立与发展 第六节：量子化学的诞生.现代化学键理论的建立 第七节：现代化学的特点及发展趋势 第一节：原子结构与原子周期率的发展 化学进入微观领域 原子结构理论模型的建立和发展 莫斯莱定律、现代原子量测定和同位素的发现 现代对化学元素周期律的探索 化学进入微观领域 化学进入微观领域 物理学的革命：19世纪末，物理学上出现了三大发现，即X射线、放射性和电子。 X射线和放射性的发现 引子：19世纪末，库克斯尼射线光中闪烁的荧光。 发现：德国物理学家伦琴于1895年意外地发现了穿透力极强的X射线。 发展：1896年，法国物理学家贝克勒尔发现天然铀的放射性现象 之后钍、钋、镭、锕等放射性新元素陆续被发现，并建立了放射性元素的衰变理论。 意义：揭示了原子内部的复杂性 伦琴简介 ）威尔姆·康拉德·伦琴(Wilhenm Conrad Rontgen) 1868年从综合工业学院毕业，1869年在苏黎世大学获得博士头衔。 曲折的职业生涯 1895年11月8日 -1896年1月1日 896年1月13日他给皇帝演示了他的X射线。 1901年伦琴获得了第一个物理学诺贝尔奖金。 政治迷途 1923年2月10日，伦琴在慕尼黑逝世，享年78岁。 居里夫人简介 玛丽居里（Marie Curie） 波兰籍法国科学家 求学之路 反射性研究 服务民众的信念 电子的发现 1897年，英国物理学家汤姆逊从阴极射线能被电场、磁场偏转这一特性出发，利用电场和磁场的联合偏转作用测定了这种带负电微粒的荷质比。 爱尔兰物理学家斯通尼提议命名为电荷。 1909年，美国科学家米里根通过油滴试验，测出了一个电子的质量，并计算出电子的电荷。 三大变革对化学科学发展的意义 揭开了20世纪物理科学革命的序幕 电子的发现，打开了通往原子内部的大门 放射性的发现，打开了窥视原子核秘密的大门。 X射线的发现，给物质微观结构的探索提供了强有力的手段。 原子不可分的传统观念被彻底否定。 “分裂原子”揭开原子内幕的秘密 原子结构理论模型的建立和发展 汤姆逊和卢瑟福的原子模型 量子论的提出 波尔的原子结构理论 汤姆逊和卢瑟福的原子模型 莫斯莱定律、现代原子量测定和同位素的发现 莫斯莱定律 现代原子量的测定 同位素的测定 莫斯莱定律 发端：1913年，英国物理学家莫塞莱（Henry Gwyn-Jeffreys Moseley，1887～1915）进一步研究了X射线谱与原子序数之间的关系，从而精确地测定了原子核的电荷数。 莫斯莱定律：各种原子的特征X射线的波长取决于各种元素的核电荷数。我们知道随着原子序数增加核电荷数也相应增加，因为核外的电子数增加了。 意义：用特征X射线来确定原子核的电荷数，而且可把元素的核电荷数和周期表上的原子序数互相等同起来。 现代原子量的测定 莫塞莱借助玻尔的原子理论，分析了电子在核壳层中的静态分布。并进一步研究了电子在壳层之间跃迁时的动态特性，并建立了它们之间的经验关系式，实验测量结果符合得非常好。这就充分说明，原子序数和核电荷数是互相关联的。 莫塞莱的这一发现，不仅使门捷列夫周期表有了重大的改进，而且确立了X射线分析技术，并由此填补了元素周期表中的若干空缺。 同位素的发现 某些放射性元素具有相同的化学性质，但是却有不同的放射性特征。这些不同类型的原子应该是相同的元素，称为“同位素”。 索迪首先发现放射性物质经α衰变后,新物质在周期表中的位置向左移动两格。由于这些贡献,他获得1921年诺贝尔化学奖，1913年获得坎尼扎罗奖金。 同位素概念的提出，是对原子论的一次冲击。一种元素可以有多达6种不同类型的原子。同位素只是原子量的不同，不影响相关的化学性质。保持了元素周期表的完整。 现代对化学元素周期律的探索 发端：莫斯莱定律 发展： 1925年电子自旋概念的提出和自旋量子数的提出 鲍利不相容原理 1928年四维波动方程 意义： 意义 重新定义化学元素周期表 现代原子结构理论揭示了化学元素的本质，阐明了个元素在周期表中所占位置的根本原因。 元素周期律是由于原子核外电子符合鲍利不相容原理、能量最低原理和洪特规则填充在原子轨道上，而引起元素的院子周期性重复出现相似电子层结构的结果。 根据n，l，m，s四个量子数就可以具体描述出原子中某一个电子的运动状态。 第二节：核化学产生和发展 核化学的产生 核化学的发展——蜕变 原子能的开发和利用 核化学各分支的建立和发展 蜕变 1899年英国化学家克鲁克斯(William Crookes，1832~1919)在分离铀矿物过程中，发现一部分铀具有放射性，另