太原师范学院化学系TaiyuanNormalUniversity化学与社会核电荷数.PPT

太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University 化学与社会 第 1 章 原子结构和元素周期律 太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University 化学与社会 1.1 人类对原子的认识 （1） 19世纪初，Dalton J. 提出原子学说，指出物质由原子组成，原子不能创造，也不能毁灭，在化学变化中不能分割，且在化学反应中保持本性不变。 电子的发现 冲击 19世纪后期，物理学家在研究放电现象时，发现了电子。 （2） 电子(e)带负电 能从不同物质中 分 离 出 来 原子(a)呈电中性 原子中普遍存在着某种带正电荷的组成部分，且q+ =q- 1） 2） 3） （3） 1911年，Rutherford E. 通过 粒子散射实验，提出带核的原子模型，指出原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电，位于原子中心，电子带负电荷，在原子核周围空间做高速运动。 核电荷数(z) = 质子数 = 核外电子数 原子核所带正电荷数称核电荷数(z)，因为原子核由带正电荷的质子和不带电荷的中子组成，所以 原子内部绝大部分是空的，原子的质量几乎全部集中在原子核上。故电子质量可以忽略，那么原子相对质量（取整数部分，即质量数A）就等于质子相对质量（取整数，质子数z）与中子相对质量（取整数，中子数N）之和。 质量数(A) = 质子数(z) + 中子数(N) 例 已知硫原子的质子数z 为16，质量数A为32，则其中子数 = A – z =32 - 16 = 16 若以 表示一个质量数为A，质子数为z的原子，那么构成原子的各粒子之间的关系为： 原子核 质子 核外电子 中子 z个 (A - z)个 原子（ ） z个 只要知道上述三个数值中的任意两个就可推算出另一个。 元素： 具有相同质子数的同一类原子的总称。可见，同种元素的原子质子数相同，但中子数未必相同。这些具有相同质子数，不同质量数的原子互为同位素。 例： 氢有3种同位素——氕( )、氘( )和氚( )，其中，氘和氚是制造氢弹的材料。 铀有3种天然同位素， 、 和 ， 是制造原子弹的材料和核反应堆的燃料。 1.1 核外电子的运动状态 1.2.1 电子云的概念 宏观物体的运动 经典力学 电子运动 如:汽车的行驶、卫星的发射 量子力学 测不准原理 微观粒子，如：电子等在核外空间所处的位置及运动速度不能同时准确地测定，不能描绘它的运动轨迹。 研究对象 一个电子的多次行为或许多电子的一次行为 研究方法 统计力学 研究目的 统计电子在核外空间单位体积内出现机会的多少 概率密度 例： 氢原子核外的电子 x y z 图中，红色的原子核位于中心，颜色的深浅表示核外电子概率密度的大小。 电子云是电子在核外空间出现概率密度分布的一种形象描述。 1.2.2 四个量子数 电子的运动状态可用四个量子数描述——主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数ms。其中， n、l、m确定电子在空间运动的轨道，即原子轨道。注：这里轨道的概念与传统意义上的不同。ms确定电子的自旋运动状态。 (1) 主量子数n a 决定核外电子离核的远近及电子的能量高低。 b n可取1，2，3，4…等正整数。 n越大，表电子离核越远，能量越高；n越小，表电子离核越近，能量越低。 c 对应不同的电子层：n=1，2，3， 4，5，6 K L M N O P (2) 角量子数l a 决定原子轨道或电子云的形状。 b l 可取小于n的正整数，即0，1，2，3，…， n -1。 相应的符号是： s p d f g … c n相同，l 不同的状态称为电子亚层。 一个电子层可分为几个亚层。 注 对于单电子原子，如：H原子，其轨道能量仅由n决定。 H原子能量: 对于多电子原子，其轨道能量却由n 和l 共同决定。n相同时，l 越大，电子能量越高。 例： 对于一个n = 2的电子层，有两个亚层，即l = 0和1，相应的原子轨道符号为2s、2p。 (c) 磁量子