无机与分析化学 第八章 物质结构(上).pdf

《无机与分析化学》电子教案 无机与分析化学 中国矿业大学化工学院 周长春 第八章 物质结构（上） 1．了解原子核外电子运动的状态、原子能 级 波粒二象性、原子轨道和电子云概念。 2 ．了解四个量子数对核外电子运动状态的描 述，掌握四个量子数物理意义、取值范围 3 ．掌握 s、p 、d 原子轨道的形状。 4 ．掌握原子结构近似能级图，原子核外电子 排布的一般规则和s、p 、d区元素的原子结 构特点 5 ．掌握原子的电子层结构对元素性质的影响 掌握原子半径、电离能、电子亲和能和电 负性的周期性变化 第八章 物质结构（上） §8-1 氢原子光谱和波尔理论 §8-2 原子的量子力学模型 §8-3 原子核外电子结构 §8-4 元素基本性质的周期性变化 §8-1 氢原子光谱和波尔理论 原子结构理论的发展简史 一、古代希腊的原子（元素）理论 二、道尔顿的原子理论 三、卢瑟福的行星式原子模型 四、近代原子结构理论氢原子光谱 一、古希腊的原子（元素）理论 公元前5世纪，古希腊哲学家留基波 （Leu Cippus ）和德谟克里特 （Domo critus ）提出: 物质是由最微小、最坚硬、不可入、不可 分的微粒组成，并将这种微粒定义为“原子” 。 宇宙万物是由不同数目、不同形状的原子按 不同的排列方式而构成的。 二、道尔顿的原子理论 1808年，英国化学 家道尔顿 （John Daltod ）建立了原子论。几乎 统一解释了当时所有 的化学现象和经验定 律 二、道尔顿的原子理论 基本要点： 基本要点 •物质的最小组成单位为原子，原子不能创造、 不能毁灭、不能分割； • 同种元素的原子其形状、质量和性质均相同， 不同元素的原子则不同； •原子以简单的比例结合成化合物。 缺陷： 不能解释同位素的发现；没有说明原子和分 子的区别；未能阐释原子的具体组成和结构。 三、卢瑟福的行星式原子模型 卢瑟福(E．Rutherford)提出含核原子 模型。他认为原子的中心有一个带正电的 原子核(atomic nucleus)，电子在它的周 围旋转，由于原子核和电子在整个原子中 只占有很小的空间，因此原子中绝大部分 是空的。 原子模型 三、卢瑟福的行星式原子模型 原子的直径约为10－10m ，电子的直径 约为10－15m ，原子核的直径约在10－16 m一 10－14 m之间。电子的质量极小，原子的质量 几乎全部集中在核上。 三、卢瑟福的行星式原子模型 行星模型的失败在于：按经典物理学， 失败 一个绕核急速旋转的电子，必定要连续不断 地发射辐射能，直到电子落入原子核，使原 子失去原有特性，但事实上不存在这种情 形，电子不出现“塌陷” 问题。 矛盾： 1. 核外电子不会毁灭 2. 原子光谱是不连续的，是线状的 三、卢瑟福的行星式原子模型 原子是由原子核和电子所组成。由 于在化学反应中，原子核并不发生变化， 而只是核外电子的运动状态发生变化。对 核外电子运动状况描述最早的是玻尔理论。 四、氢原子光谱和玻尔理论 玻尔为了解释原 子光谱，将普朗克量子论 应用于含核原子模型，根 据辐射的不连续性和氢原 子光谱有间隔的特性，推 论原子中电子的能量也不 可能是连续的，而是量子