东北大学无机化学课件：第9章 无机化学-原子结构.ppt

第 9 章 原子结构 9.1 原子结构理论的发展历史 9.2 现代原子结构理论 9.3 多电子原子结构 9.4 元素周期表与元素周期律 9.1 原子结构理论的发展简史 古代希腊的原子理论 汤姆逊（J.J.Thomson）发现电子（1897年） 卢瑟福(E.Rutherford)行星式原子模型(1911年) 波尔（N.Bohr）理论——氢原子光谱(1913年) 薛定谔（ Schr?dinger ）理论——现代量子化 学理论（1926年） 古希腊原子学说创始人 J. J. Thomson (1856-1940). 阴极射线示意图 汤姆逊（J.J.Thomson）原子模型 “西瓜”模型 正电荷物质是“瓜瓤” 负电荷物质——电子是“瓜子” α粒子散射实验 α粒子散射实验原理示意图 卢瑟福(E.Rutherford)行星式原子模型 原子由原子核和电子构成 原子的正电荷和绝大部分质量集中在原子中心极小的原子核内，电子如同行星绕原子核运动 问题： 电子的绕核运动会导致电磁辐射，原子会瞬间崩溃 氢的不连续光谱 连续光谱（自然界） 连续光谱（实验室） 波尔（N.Bohr）氢原子模型 1913年，丹麦物理学家N.Bohr提出. 玻尔理论的突破：1. 解释了有核原子的稳定性2. 解释了氢原子不连续的线状光谱。 玻尔理论的局限性： 1. 只限于解释氢原子或类氢离子（单电子体系）的光谱，不能解释多电子原子的光谱。 2. 人为地允许某些物理量（电子运动的轨道角动量和电子能量）“量子化”，以修正经典力学（牛顿力学） 9.2 现代原子结构理论 光和实物粒子的波粒二像性 海森堡测不准原理 薛定谔方程 二、测不准原理（The Uncertainity principle） 对于微观粒子, 由于其具有特殊的运动性质(波粒二象性), 不能同时准确测定其位置和动量。 1927年, 海森堡(Heisthberg)提出测不准原理. 如果位置测不准量为 Δx, 动量测不准量为Δpx, 则其数学表达式为: 测不准原理 例1: 对于 m = 10 克的子弹，它的位置可精确到?x ＝ 0.01 cm,其速度测不准情况为： 测不准原理 例2: 微观粒子如电子, m = 9.11 ? 10-31 kg, 半径 r = 10-18 m，则?x至少要达到10-19 m才相对准确，则其速度的测不准情况为： 测不准原理 既然对微观粒子的运动状态测不准, 有无方法描述其运动状态呢? 答案是肯定的. 某电子的位置虽然测不准, 但可以知道它在某空间附近出现的机会的多少, 即几率的大小可以确定. 因而可以用统计的方法和观点, 考察其运动行为. 直接给出一些解的形式 波函数 的下标1, 0, 0; 2, 0, 0; 2, 1, 0 所对应的1s, 2s, 2pz是什么? 意义如何? 9.3 多电子原子核外电子排布 1、核外电子的分布原则 9.4 元素周期律 1、 原子的电子层结构和元素周期表 作业： P219 23、24、25、26、27（写到书上） 31、32、34、36（写到作业本上） 规律： 元素的原子半径愈大，核对外层电子的引力越弱，原子越 容易失去电子。 元素的原子半径愈小，核对外层电子的引力越强，原子越 容易得到电子。 （2）电离能(I) 定义：气态原子在基态时失去1个电子成为气态阳离子所需 要的能量，称为原子的第一电离能。(I1) 氧化数为+1的气态阳离子再失去1个电子形成氧化数为+2 气态阳离子所需要的能量，称为原子的第二电离能。(I2) I1I2I3I4…… 电离能的大小反映了原子失去电子的难易。 电离能越大，原子失去电子时吸收的能量越多，越难失去电子。 电离能越小，越容易失去电子。 递变规律： 主族：左→右，增大； 上→下，减小。 注意： B.电离势所反映的是气态原子失去电子变为气态离子的难易 程度.不能反映金属在溶液中发生化学反应形成阳离子的 倾向。 A. 电离能变化的“反常”现象。 电离能变化的“反常”现象 元素 Li Be B C N O I1/ kJmol-1 520.3 899.5 800.6 1086.4 1402.3 1314.0 结构 2s1 2s2 2s22p1 2s22p2 2s22p3 2s22p4 价层中具有半充满 或全充满电子构型 的元素均有较大的 电离能。 （3）电子亲和能(EA) 定义：元素的气态原子在基态