大学无机化学(吉林大学、武汉大学、南开大学版) 第6章 原子结构与元素周期律 —— 内蒙古民族大学.ppt

太阳光或白炽灯发出 的白光，通过三棱镜时， 所含不同波长的光可折射 成红、橙、黄、绿、青、 蓝、紫等没有明显分界线 的光谱，这类光谱称为连 续光谱。 19世纪末，当人们想从理论上揭示原子光谱的现象时，发现经典的电磁理论及有核原子模型与原子光谱实验结果发生了尖锐的矛盾。 经典电磁理论认为，绕核高速运动的电子不断以电磁波的形式发射出能量。 运动着的电子轨道会越来越小, 最终电子会很快落在原子核上，将与原子核相撞并导致原子毁灭。由于原子毁灭的事实从未发生, 所以有核原子模型所表示的原子是不稳定体系。 电子自身能量逐渐减少，旋转频率也要逐渐改变，因此原子的发射光谱也应是连续的。以上两点均与事实不符，这些矛盾用经典的电磁理论无法解释。 1913年，丹麦物理学家波尔（Bohr) 引用Planck 的量子论和爱因斯坦的光子学说，提出了Bohr原子结构理论。 解释了 H 及 He+、Li2+、B3+ 的原子光谱 波型 Hα Hβ Hγ Hδ 计算值 /nm 656.2 486.1 434.0 410.1 实验值 /nm 656.3 486.1 434.1 410.2 说明了原子的稳定性 对其他发光现象（如Ｘ射线的形成）也能解释 计算氢原子的电离能 波尔理论对于里德堡经验公式也给出了成功地解释。由波尔理论推导出电子在能级之间的跃迁谱线频率： 与里德堡的经验公式完全相同。 波尔理论成功地揭示了原子的发光现象、氢原子光谱的 规律。但他的原子模型却失败了。 不能解释氢原子光谱的精细结构和氢原子光谱在磁场中的分裂。在精密分光镜下发现每一条谱线均分裂为几条靠得很近的谱线。在磁场内，各谱线还可以分裂为几条谱线－－谱线的精细结构。波尔理论无法解释。 不能解释多电子原子的光谱 主要原因是：波尔理论是将量子化的条件建立在经典力学的基础上，量子化不彻底，因此不能完全反映微观粒子的运动规律。所以它为后来发展起来的量子力学和量子化学所取代势所必然。 f 电子云 在空间有 7 种伸展方向 几率密度和电子云及原子轨道之间的关系 几率：电子在核外空间出现的机会。如图中的 小黑点越密，说明电子出现的几率越大。 几率密度（???2)：电子在核外单位体积内出 现的几率。 几率 = 几率密度 × 体积 即电子在核外某区域内出现的几率 =几率密度×该区域的总体积 ?：是表示电子运动状态的波函数，又称为原子轨 道，是Schoginger方程的解，无明确的物理意义 ???2 ：表示电子在核外空间出现的几率密度 电子云：也可以表示电子在核外空间的几率密度，小黑点密则电子出现的几率密度大。所以说电子云是几率密度的图象，处于不同运动状态的电子 ? 不同，所以???2 不同，电子云图形也不同。 ???2 = 几率密度 = 电子云图 应用slater规则计算σ: 例: 计算Sc原子中的一个3s和一个3d电子能量. 解: 分组:（1s）2（2s2p）8（3s3p）8（3d）1（4s4p）2 3s电子的σ=0.35×7+0.85×8+1.00×2=11.25 3d电子的σ=1.0×18=18.00 计算结果说明 E3s＜E3d 屏蔽常数σ越大，有效核电荷越小，核对该电子吸引越小，该电子能量越高。 从slater规则可以看出，内层电子对ns，np屏蔽较小σ=0.85。 内层电子对 nd，nf 屏蔽较大σ=1.00 这是由于ns，np电子穿钻作用大于nd，nf电子。 采用 IUPAC 推荐的族编号系统, 自左至右依次编 为第1至18族。对主族元素, 同时保留了用罗马数字编 号的传统方法。 通过原子核外电子层结构与周期、族的关系，我 们可以确定某元素在周期表中的相关内容。 例：已知某元素在周期表中位于五周期，ⅥA， 试写出该元素的基态电子结构式，元素名称，最高氧 化态、符号和原子序数。 解：第五周期，ⅥA元素 电子构型为 5s25p4 [36Kr]4d105s25p4 ： 碲Te 共52个e，