第九章原子结构.ppt

第九章原子结构与元素周期律AtomicStructureandPeriodicityofElements4学时掌握内容原子核外电子运动的特征，原子轨道(波函数)的概念。电子云的概念，四个量子数，核外电子的排布规律。元素的原子结构与元素某些性质的周期性关系。了解内容原子核外电子运动的特征，原子能级，原子轨道的图形表示。了解元素与人体健康的关系。难点波函数的概念。电子云的径向分布。屏蔽效应，钻穿能力及能级交错现象。9－1核外电子运动状态及特性玻尔理论及氢原子的能级微观粒子的波粒二象性原子结构的认识史—经典时期随着科学的进步，人们对物质世界的认识也不断的深入。最初，人们认为物质世界由几类物质构成。直到十九世纪初，英国科学家Dalton提出了原子学说，人们对物质世界的认识才进入了原子时代。电子的发现十九世纪末，英国科学家ThomsonJJ应用磁性弯曲技术发现了电子。原子结构的行星模型卢瑟福（ErnestRutherford，1871--1937）1911年根据α粒子被原子散射的实验，发现了原子核的存在，提出了原子的结构的行星模型。但是，人们用经典力学去解释一些原子现象时却得到了与实验现象相反的结果。其中，最典型的就是氢原子光谱的不连续性。氢原子光谱氢原子光谱是多条不连续的谱线。玻尔理论要点1玻尔为了解释氢原子光谱，提出了“定态原子模型”，其核心要点就成为了玻尔理论。要点1：正常状态下，原子是可以稳定存在的，即：电子在原子核外只能沿着某些特定的，称为量子化的，即能量不连续的轨道运动，此时原子不辐射能量而稳定存在，属稳定状态，称定态。定态、基态和激发态定态：原子不辐射能量而稳定存在的状态。基态：原子能量最低的定态称基态。激发态：当处于基态吸收了外界提供的能量后原子可以暂时性的稳定在能量较高的状态，这也称为定态，由于原子随时会将其吸收的能量释放出来，因此将这种定态叫激发态。玻尔理论要点2当电子从基态向激发态跃迁时，要吸收能量，而电子从激发态向基态跃迁时，要辐射能量，而且是以光量子的形式放出。原子吸收和辐射的能量都是量子化的。即：在原子核外运动的电子，其运动的方式是受限制的。换句话说就是：电子只能在能量一定的轨道上运行，而且这些在不同的轨道上运行的电子的能量是不连续的。玻尔理论图示玻尔理论中的一些名词量子化：即能量不连续轨道：玻尔认为电子沿着能确定的路线运动的，这条确定的路线轨迹称为轨道。定态：原子能稳定存在的状态。基态：原子能量最低的状态称基态。激发态：其他能量较高的状态叫激发态。跃迁：电子从一条轨道转到另一条轨道运行称为跃迁，伴有随能量的改变。氢原子的能量E=-2.18×10-18/n2以原子核和电子的距离为无限远时的能量为零n=1、2、3、……的正整数，n越大能级越高。称为主量子数。n=1基态n＞1激发态由上述公式可知：氢原子核外电子的能量只与主量子数有关。玻尔理论的局限性成功之处引入了量子化的观点氢原子光谱原子的稳定性局限性沿用了经典力学中固定轨道的概念。无法解释除氢原子外的其他原子的光谱。微观粒子的波粒二象性经典力学认为波只能通过波动的方式来表示，称为波动性。如波的干涉，衍射等。认为粒子具有质量，体积，动量等性质，称为粒子性。是与波动完全不同的性质。量子力学微观粒子具有波动性和粒子性，称为波粒二象性。德布罗依关系式入＝h/P或入＝h/(m×V)入－波长；h－普朗克常数；P－动量；m－质量；V－速度。电子衍射图电子衍射图提示电子是以波动的方式运动的。电子波是概率波。即单个电子的运动没有确定的运动轨道，其在空间的某处出现的大小是用概率来表示的。不能用经典力学的轨道（或轨迹）来表示。电子运动的波粒二象性具有一定的质量和速度，是粒子性表现。能产生衍射现象，则是波动性的表现。实验证明电子波是概率波。波强度的大小反映电子出现的机会或概率，即电子的运动仅具有统计规律。无法预测某个电子在某一时刻在空间的准确位置和运动速度。电子运动的特征电子具有波粒二象性。电子在空间的某处出现的大小是用概率来表示的。电子的运动状态可以用波函数Ψ和相应的能量来描述。│Ψ│2表示电子在空间的某处出现的概率密度。每个Ψ对应一个确定的能量，因此，电子的能量具有量子化特征。海森保测不准关系△X×△P≥h/4π或△X×△V×m≥h/4π△X－位置测不准量；△P－动量测不准量；△V－速度测不准量；△X测量误差越小，△P测量误差越大。海森保测不准关系提示微观世界与宏观世界的运动规律是不同的，因此不能