原子结构和元素周期表.ppt

关于原子结构和元素周期表6-1原子结构理论的发展概况1.1.2原子的玻尔模型玻尔（Bohr)在研究原子光谱产生的原因中发展了原子结构理论。每一元素原子都有自己特定的线状光谱，发出特定颜色的光。原子光谱中以氢原子光谱最简单，氢光谱在可见范围内有五根比较明显的谱线：一条红、一条青、一条蓝、两条紫，通常用H?、H?、H?、H?、H?来表示，它们依次为656.3、486.1、434.0、410.2和379.0nm(图1)（1）在原子中，电子只能沿着符合于一定条件的轨道旋转。（2）电子在不同轨道上旋转时可具有不同的能量，电子运动时所处能量状态称能级。电子的能量是量子化的。上式中n称为量子数，B的值为2.18?10-18J。（3）只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收或放出。E2-E1=?E=hv(1)式中h为普郎克常数6.626?10-34J.s，E的单位为J。第2页,共19页，2024年2月25日，星期天应用上述玻尔的原子模型可以解释氢原子光谱。如果电子从n=4,5,6,7等轨道跳回n=2的轨道，按（1-3）式计算出来的波长分别等于656.3、486.1、434.0、410.2、397.0nm,即为氢光谱中可见光部分的H?、H?、H?、H?、H?的波长。但是，玻尔理论不能说明多电子原子光谱，也不能说明氢原子光谱的精细结构。6-2原子的量子力学模型1.2.1微观粒子的波粒二象性1.德布罗依波实物微粒都具有波粒二象性，这种波称为德布罗依波或物质波。德布罗依认为，对于质量为m，速度为v的微粒，其波长可用下式求得：(2)例1一个速度为5.97?106m.s-1的电子，其德布罗依波长为若干？(已知电子的质量为9.11?10-28g)解：普朗克常数h=6.626?10-34J.s，而1J=1kg.m2.s-2用(1-4)式：（运算时注意量纲）物质波又称概率波（图2）第3页,共19页，2024年2月25日，星期天2.测不准原理具有波粒二象性的微粒和宏观物体的运动规律有很大的不同。宏观物体的运动可以指出它们在某一瞬间的速度和位置。对于具有波粒二象性的微粒如电子等来说，运动情况不能用经典力学来描述。德国物理学家海森堡指出，对于波粒二象性的微粒而言，不可能同时准确测定它们在某瞬间的位置和速度，如果微粒的运动位置测得愈准确，则相应的速度愈不易测准，反之亦然。这就是测不准原理。测不准原理只是反映微粒具有波动性，不服从经典力学规律。1.2.2核外电子运动状态的近代描述1.薛定锷方程(3)式中E是体系的总能量，V是体系的势能，m是微粒的质量，是微积分中的符号，它表示?对x的二阶偏导数，，具有类似的意义。对于氢原子来说，?是描述氢原子核外电子运动状态的数学函数式，E是氢原子的总能量，V是原子核对电子的吸引能，m是电子的质量。解薛定锷方程就是解出其中的波函数?及其E，这样就可了解电子运动的状态和能量的高低。第4页,共19页，2024年2月25日，星期天?原是直角坐标的函数?（x,y,z)，经变换后，则成为球极坐标的函数?（r,?,?)。?(r,?,?)=R(r)?(?)?(?)(4)其中R是电子离核距离r的函数，?、?则分别是角度?和?的函数。解薛定锷方程就是分别求得此三个函数的解，再将三者相乘，就得到波函数?。通常把与角度有关的两个函数合并为Y(?,?)，则：?(r,?,?)=R(r)Y(?,?)(5)R(r)称为波函数的径向部分，Y(?,?)称为波函数的角度部分。2.波函数与原子轨道薛定锷方程有非常多的解，而要使所求的解具有特定的物理意义，需有边界条件的限制，从而确定三个量子数，它们只能取如下数值