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第六章 原子结构和元素周期表本章要求要求理解四个量子数的物理意义。理解近似能级图的意义，能够运用核外电子排布的三个原则，写出元素的原子核外电子排布式。学会利用电离势、原子半径等数据，讨论各种元素的某些性质与电子层结构的关系。重点掌握原子结构与元素同期律间的关系。西 昌 学 院第一节、人类认识原子结构简史公元前460-370,德莫克利特（Democritus）年提出万物原子构成说。中国的物质无限可分说：“一尺之椎，日取其半，万世不竭。”1756年，俄罗蒙诺索夫的质量守恒定律。1779年，法普劳斯特的定组成定律。1803年，英道尔顿的倍比定律。1808年，英道尔顿的原子学说。1811年，意阿佛加德罗的分子学说。1897年，小汤姆逊发现电子，提出汤姆逊原子模型。普朗克的量子理论。(黑体辐射)1905年，爱因斯坦的光电效应解释。1911年，英卢瑟福原子模型。1913年，丹玻尔原子模型。第二节、核外电子运动状态一、 氢原子光谱和玻尔理论1、氢原子光谱n1=1时，在紫外光区,为拉曼系。n1=2时，在可见光区，为巴尔麦系。n1=3时，在红外光区，为帕邢系。2、玻尔原子模型核外电子运动有一定的轨道，在轨道上运动的电子不放出也不吸收能量。在一定轨道上运动的电子能量一定，不同轨道能量不同，且不连续，即量子化。对氢原子，其轨道能量满足： E=-13.6/n2 eV=-2.179×10-18/n2 J据第一假定，原子能稳定存在；据第二假定，电子在不同轨道间发生跃迁则产生原子光谱。△E=En2-En1=h? h=6.626×10-34J.s-13、电子跃迁能量计算 求氢原子电子由第四电子层跳回第三和第二电子层时放出的光子波长.解: E4=-2.179×10-18/42 =-0.1362 ×10-18 E3=-2.179×10-18/32 =-0.2421 ×10-18 E2=-2.179×10-18/22 =-0.5448 ×10-18 ?34=19.88 ×10-26 /1.059 ×10-19 =1.877 ×10-6m ?34=19.88 ×10-26 /4.086 ×10-19 =4.865×10-7m 二、 核外电子运动的波粒二象性1、德布罗意的预言：若光具有波粒二象性，则物质具有二象性。λ=h/P=h/(mv)以8Km/s运行的火箭，质量1000T的运动波长和以1000km/s运动的电子，质量9.11×10-31Kg所产生的波长。解：λ火箭=6.63×10-34/8×109 =8.29×10-44m λ电子=6.63×10-34/9.11×10-31/106 =7.28×10-10m2、 电子衍射实验3、测不准原理：微观粒子不能同时测定其位置和动量。 △ x△p≈h绕核运动的电子，其位置测定误差为10-11m,则其速度测定误差为多少？解：△v=6.63×10-34/10-11/9.11×10-31 =7.28×107m/s 从结果可以看出，其速度误差已超过其运动速度。三、核外电子运动状态的描述1、薛定谔方程:波函数?n,l,m,ms(x,y,z,t)主量子数n: 1 2 3 4 … ∞角量子数l: 0 1 2 3 4 … (n-1)磁量子数m: 0 ±1 ±2 ±3 … ±l主量子数n :单电子原子中能量完全由它来决定,多电子运动的能量主要由它决定。E=-13.6Z/n2 eV (单电子原子中)电子离核的平均距离也由它来决定.对同一原子来说，处于同一主量子数的电子，其离核的平均距离是相同的，其能量也比较接近。这一点正好说明核外电子是分层排布的。 n 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q角量数l:角量子数确定轨道的形状.l=0时轨道为球形对称，l=1时轨道为哑铃形，l=2时轨道为花瓣形。多电子原子中同主量子数一起决定能量l 0 1 2 3 4 5 6 s p d f g h i角量子数l说明了电子在核外排布时同一个电子层的电子能量是不一定相等的，即同一电子层中有电子亚层。尽管同一电子层离原子核的平均距离相同，但由于轨道形状上的差异，导致该轨道上的电子受原子核作用的能力不一样，电子之间的作用力不一样，而引起能量上的差异。当然也说明轨道的种类.磁量子数m :磁量子数m决定轨道的伸展方向在外磁场或电场作用下，也参与决定能量。l m0 01 -1，0，12 -2，-1，0，1，23 -3，-2，-1，0，1，2，34 -4，-3，-2，-1，0