2.物质的结构PPT.ppt

物质的结构 Structure of matter;物质的结构;Thank you!;原子物理发展史;原子物理发展史;二、 汤姆逊原子模型－布丁模型;§1.2 原子的核式结构 (卢瑟福模型) ;§1.2 原子的核式结构 (卢瑟福模型) ;二　汤姆逊模型的困难 ; 大角散射不可能在汤姆逊模型中发生,散射角大于3°的比1%少得多；散射角大于90°的约为10-3500. 必须重新寻找原子的结构模型。;　原子序数为Z的原子的中心,有一个带正电荷的核(原子核),它所带的正电量Ze ,它的体积极小但质量很大,几乎等于整个原子的质量,正常情况下核外有Z个电子围绕它运动。;定性地解释：由于原子核很小，绝大部分?粒子并不能瞄准原子核入射，而只是从原子核周围穿过，所以原子核的作用力仍然不大，因此偏转也很小，也有少数?粒子有可能从原子核附近通过，这时，r较小，受的作用力较大，就会有较大的偏转，而极少数正对原子核入射的?粒子，由于r很小，受的作用力很大，就有可能反弹回来。所以卢瑟福的核式结构模型能定性地解释α粒子散射实验。;原子的核式模型建立，只肯定了原子核的存在，但还不知道原子核外边的电子的具体情况，需要进一步研究。在这方面的发展中，光谱的观察提供了很多资料，这些资料是关于原子核外结构知识的重要源泉。 光谱是电磁辐射(不论在可见区或在可见区以外)的波长成分和强度分布的记录；有时只是波长成分的记录。用光谱仪可以把光按波长展开，把不同成分的强度记录下来，或把按波长展开后的光谱摄成相片，后一种光谱仪称为摄谱仪。光谱仪用棱镜或光栅作为分光器，有各种不同的设计。;原子光谱是原子发射的电磁辐射(包括红外区、可见光区和紫外区)的强度随着波长的分布。从氢气放电管可以获得氢原子光谱。人们早就发现氢原子光谱在可见区和近紫外区有多条谱线，构成一个很有规律的系统。谱线的间隔和强度都向着短波方向递减。 电磁辐射包括诸如光波、热波、无线电波、微波、紫外线、X射线和γ射线等传播模式。因最初是由麦克斯韦用振荡电磁场理论解释的，所以这些辐射都叫做“电磁辐射”。;自从1911年原子的核式结构被证实后，人们了解到半径大约为10-10米的原子中有一个带正电的核，它的半径是10-15米的数量级。 但原子是中性的，从而推想原子核之外必定还有带负电的结构，这样就很自然想到有带负电的电子围绕着原子核运动，电子活动区域的半径应该是10-10米的数量级。 在这样一个原子模型的基础上玻尔在1913年发展了氢原子的理论。;Niels Bohr (1885-1962) (Nobel Prize, 1922);n=1，2，3，…;氢原子的电子轨道;氢原子能级（-13.6，-3.40，-1.51，-0.85，-0.54eV）;氢原子的玻尔理论;结合能：移走原子中的轨道电子所需要的最小能量，叫做这个电子在原子中的结合能。 结合能的负值是什么？二者关系？;激发能：处于基态或低激发态的氢原子与具有一定动能的外来电子碰撞，使氢原子发生跃迁，那么外来电子传递给氢电子的能量称为激发能。 电离能：原子从基态激发到n=∞的状态所需要的能量。;§3　核外的电子结构;§3　核外的电子结构;实验表明：处于同一电子壳层中的电子，由于电子间的相互作用，可以有几种不同的运动状态，其能量也稍有不同。根据在同一电子壳层中电子所具有的能量及运动形式不同，又分成若干电子亚层，由角量子数L确定。在n确定后，L可取0，1，2，……，(n—1)，有n个不同的值。 对应的电子亚层用s、p 、 d、f、s 、 h等符号来表示。主量子数n是决定原子能级的重要因素，而角量子数对应的s、p 、 d、f、s 、 h等对原子能级也有一定的影响。所以电子壳层(主量子数n)和亚层(角量子数L)决定了原子所具有的能量，即原子能级。 ;3．磁量子数mL 由于原子是立体的，各种轨道平面的空间应有一定的取向。根据量子力学理论，原子的轨道平面的空间的可能取向也是不连续的。在角量子数L确定后，其量子轨道平面可有(2L十1)个不同的取向，这些轨道的量子数用mL表示。 ;4．自旋量子数ms 电子绕原子核运动与地球绕太阳运动相似，除公转外还有自转，称为电子自旋。电子自旋有两个不同的取向，或者说，电子有两种自旋状态，其自旋方向相反。通常由向上箭头及向下的箭头表示。电子的自旋状态由自旋量子数ms决定，自旋量子数可取ms=±1/2。 ;由以上所述可知，绕原子核运动的电子都可用四个量子数(n，L，mL，ms)来描述它们所处的状态。 同样，这四个量子数确定后，便可知道电子所处的状态，即电子轨道的大小、形状，轨道平面在空间的取向和电子的自旋方向。 ;主量子数n=1的壳层称为第一主壳层(K壳层)，n=2的壳层称为第2主壳层(L壳层)。 以下类推，每个壳