第1章 原子结构与元素周期系 课件(共112张PPT)- 《无机化学》同步教学（暨南大学版）（含音频+视频）.pptVIP

第一章原子结构与元素周期系

认识原子结构，进而认识分子结构，才可以阐明元素相互化合的原理。我们所关心的原子内部，对于元素及化合物的性质而言，主要集中在原子的电子结构，特别是它们的价电子构型。

【本章内容】1．原子结构的玻尔行星模型。2．电子运动的特殊性。3．四个量子数的取值和物理意义。4．原子轨道的概念及表示方法。5．原子核外电子排布的四个原理。6．1~36号元素基态原子核外电子的排布。7．元素周期表的结构。8．元素性质的周期性变化规律。

【本章重点】1．四个量子数的取值和物理意义。2．原子核外电子排布的四个原理。3．1~36号元素基态原子核外电子的排布。【本章难点】1．原子轨道的概念及表示方法。2．元素性质的周期性变化规律。

一、玻尔理论原子由原子核和电子组成，在化学反应中，原子核并不发生变化，而只是核外电子的运动状态发生变化，对核外电子运动状况描述最早的是玻尔理论。

（1）核外电子在一定的轨道上运动，在这些轨道上运动的电子不放出能量也不吸收能量，电子处于某种“定态”。玻尔理论要点

（2）定态电子具有一定的能量E，E只能取某些由量子化条件决定的数值。氢原子核外电子能量公式为：

??????????????????????????（n=1,2,3,4…）???

当n=1时，电子在离核最近的轨道（半径为53pm的球型轨道）上运动，能量最低，称为基态。从外界获得能量时，处于基态的电子可以跃迁到离核较远的能量较高的n≥2的轨道上，这些状态称为激发态。注意：基态和激发态都是定态

（3）激发态不稳定，电子回到较低能量的状态时，能量差以光的形式发射出来，两个轨道能量差决定光量子的能量：h=E2-E1

玻尔理论的局限：不能解释多电子原子光谱。2.不能解释氢原子的精细光谱。3.没有正确描述电子的微观状态。

1.德布罗意关系式1924年，L.de.Broglie提出，质量为m，运动速度为v的粒子，相应的波长为：二、电子的波粒二象性

感光屏幕薄晶体片衍射环纹电子枪电子束1927年，Davisson和Germer应用Ni晶体进行的电子衍射实验，证实了电子具有波动性的假设。

干涉图纹

粒子质量(m)（Kg）速度（v）(m/s)波长（?）pm(?)1V电子9.1?10?315.9?1051200(12?)100V电子9.1?10?315.9?106120(1.2?)1000V电子9.1?10?311.9?10737(0.37?)10000V电子9.1?10?315.9?107垒球2.0?10?1301.1?10?22枪弹1.0?1036.6?10?2312(0.12?)

???????从p31表1-3可以看出，物体质量愈大，波长愈小。宏观物体的波长，小到难以测量，以致其波动性难以察觉，仅表现出粒子性。而微观世界粒子质量小，其德布罗意波长不可忽略。

2.测不准原理(WernerHeisenberg,1926)微观粒子，不能同时准确测量其位置和动量。测不准关系式：?x－粒子的位置不确定量??－粒子的运动速度不确定量

例: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：对宏观物体可同时测定位置与速度

速度不准确程度过大例:对于微观粒子如电子,m=9.11?10-31Kg,半径r=10-10m，则?x至少要达到10-11m才相对准确，则其速度的测不准情况为：对微观粒子，其位置与速度是不能同时准确测定的

几点说明测不准原理是微观粒子第二个显著的运动特点。原子的物理及化学性质主要取决于原子中运动电子的能量，对化学家而言，电子所具有的能量比电子所处的位置更重要。

对于1个电子在某一时刻的位置无法确定，但就大量电子而言，电子出现的概率分布是一定的，可以用统计的方法描述电子在原子核周围某处出现的概率。(类似于射箭)测不准原理并不意味着微观粒子运动无规律可言，只是说它不符合经典力学的规律，我们应该用量子力学来描述微观粒子的运动。薛定谔方程给我们提供了帮助。

三、薛定谔方程与四个量子数1926年，奥地利物理学家Schr?dinger提出用于描述核外电子运动状态的薛定谔方程，为近代量子力学奠定了理论基础。

1.薛定谔方程(1926)?－量子力学中描述核外电子在空间运动的数学函数式，即波函数。E－电子的总能量（动能与势能总和）m—微粒质量，h—普朗克常数x,y,z为微粒的空间坐标

量子力学用波函数ψ(x,y,z)和其相应的能量来描述电子的运动状态。波函数是薛定谔方程的解，有明确的数学含义，并没有直接的物理意义。波函数的空间图形反映出核外空间找到电子