第9章 无机化学-原子结构 课件(共73张PPT) - 《无机化学》同步教学（东北大学版）（含音频+视频）.pptVIP

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（太阳系模型）

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.在氢原子中，电子不能沿着任意的轨道绕核旋转，只能沿着某些能量(En)确定的圆形轨道运动，这样的轨道叫做定态轨道。电子在定态轨道上运动，即不吸收也不释放能量。

不同的定态轨道能量不同。我们把轨道所处的能量状态称作能级。氢原子的轨道能级只能取一些不连续的数值，即轨道能量是量子化的。符合下面的关系式：RH：2.179*10-18Jn=1,2,3,……∞基态：正常状态下，电子尽可能处于离核较近、能量较低的轨道上(n=1),称原子处于基态。激发态：在电弧、高温等作用下，基态原子的电子获得能量而跃迁到离核较远、能量较高的轨道上(n=2,3,4)运动，称原子处于激发态。离核越近，轨道的能量越低;n=∞，E=0。

电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道，要释放能量，?E=E高-E低。这种能量以光子的能量释放出来：?E=hν例如：氢原子的电子从n=3轨道跃迁到n=2轨道：?E=E3-E2=656.5nm486.1nm434.1nm410.2nm397.0nm

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

一、微观粒子运动的特殊性：波粒二象性1924年，法国32岁物理学家LouisdeBrogile认为：电子等微观粒子既具有波动性又具有粒子性，即波粒二象性。这种波称为deBrogile波或物质波。一个质量为m，运动速度为的微观粒子，相应波长为：1927年，Davission-Thomson的电子衍射实验证实了电子的波动性.

ABC电子的单缝衍射实验示意图微观粒子（光和实物粒子）都具有波粒二象性

二、测不准原理（TheUncertainityprinciple）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:牛顿力学中的经典描述:已知有一质点,质量为m,则有:F=ma(a为加速度)根据速度方程可以准确测定质点的速度(动量)和位置.对于宏观物体而言,这一结论无疑是绝对正确的.?x??px?h/4?显然，?x?,则?px?;?x?,则?px?;然而，经典力学认为?x和?px可以同时很小。

测不准原理例1:对于m=10克的子弹，它的位置可精确到?x＝0.01cm,其速度测不准情况为：误差可以忽略不计

测不准原理例2:微观粒子如电子,m=9.11?10-31kg,半径r=10-18m，则?x至少要达到10-19m才相对准确，则其速度的测不准情况为：误差不可以忽略不计=5.29?1014m.s-1

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