第一讲原子结构与元素周期系.doc

原子结构与元素周期系 第一部分 核外电子的运动状态 1．氢原子光谱特征： ①不连续光谱,即线状光谱 ②从长波到短波，谱线间距离越来越小 2．Bohr理论----三点假设 (1) 核外电子运动取一定的轨道。在此轨道上运动处于稳定状态，既不吸收也不放出能量，这种状态称为定态。 (2) 电子运动的轨道离核越远，能量越高。当电子处在能量最低的状态时，称为基态。 当原子从外界获得能量时，电子可由离核较近的轨道跃迁到离核较远的能量较高的轨道上，这种状态称为激发态。 (3) 当电子由高能量轨道向低能量轨道跃迁时，以光的方式发射能量，其能量大小决定于两个轨道间的能量差。 波尔的原子结构模型成功地解释了氢原子的光谱，但未能完全冲破经典物理的束缚。 3．波粒二象性 1924 年，年仅32岁的法国理论物理学家De Broglie 在光的波-粒二象性的启发下，大胆假设：所有的实物的微观粒子，如电子、原子、分子等和光子一样，也具有波粒二象性。 电子衍射实验，证实电子具有波动性。（如图） 4．测不准原理 （Δx : 粒子所在位置的不确定度； Δp: 粒子动量（速度）的不确定度） 5．波函数和量子数（重点） 1）波函数 2）4个量子数 ①主量子数( n )：确定电子运动能量。 取值 1， 2， 3， 4 … … n 为正整数 ( 自然数 ) ， K， L， M， N … … 表示 。 在一个原子内，具有相同主量子数的电子几乎在同样的空间内运动，可以看作是构成一“层”，称为电子层。 ②角量子数(l) ：确定原子轨道的形状，并在多电子原子中和主量子数一起决定电子能级。 取值受主量子数 n 的限制， 对于确定的主量子数 n ，角量子数 l 可以为 0，1，2，3，4 … … ( n－1 ) ，共 n 个取值，可用 s，p，d，f， g … …表示 多电子原子中，当n值相同， l 值不同时，电子的能量也稍有不同，可以看作是形成了“亚层”。 如：亚层的符号：1s，2s, 2p，3s, 3p, 3d，4s, 4p, 4d, 4f ③ 磁量子数 （m） ：确定原子轨道在空间的取向。 取值受角量子数 l 的影响 ，对于给定的 l，磁量子数m 可取： 0，( 1，( 2，( 3，… …， ( l 。 一个波函数（原子轨道）的值由n, l, m三个量子数决定，记作ψn,l,m 。 例如： ψ2，1，0 代表n = 2， l =1， m = 0的电子轨道 ④ 自旋量子数 （ms ）：反映了电子的两种不同的自旋状态。m = ±1/2 ，通常也用箭头↑和↓表示， Eg：写出n=4中各电子的n l m量子数与轨道符号，并指出各亚层中的轨道数和最多容纳的电子数。 第二部分 核外电子的排布和元素周期系 1多电子原子的能级排布（重点）： 1s 2s, 2p 3s, 3p, 4s, 3d，4p, 5s, 4d, 5p 6s, 4f, 5d,4p 7s, 5f, 6d,7p 2屏蔽效应：核外其它电子对某一电子排斥作用而抵消了一部分核电荷，从而使有效核电荷降低，削弱核电荷对该电子的引力。 Z－σ= Z*，Z* ——有效核电荷数 σ为屏蔽常数，可用 Slater 经验规则算得： 1）将原子中电子分成如下几组：（1s）（2s, 2p）（3s, 3p）（3d）（4s, 4p）（4d）(4f)（5s, 5p）… 2）位于被屏蔽电子右边的各组，对被屏蔽电子的σ=0 3）1s轨道上的2个电子之间的σ=0.30，其他主量子数相同的各分层电子之间的σ=0.35， 4）被屏蔽的电子为nd或nf时，则主量子数为（n-1）的各电子对他们的σ=0.85，而小于（n-1）的各电子对他们的σ=1.00 5)被屏蔽的电子为nd或nf时，则位于它左边各主电子对它的σ=1.00 在计算某原子中某电子的σ值时，可将有关屏蔽电子对该电子的σ相加而得 E g 计算钪原子中一个3s电子和一个3d电子各自能量. 3钻穿效应： 对于n相同而 l 不同的轨道上的电子，由于电子云的径向分布不同，电子出现在核附近而减小其它电子的屏蔽作用的能力不同，而使其能量不同。 当n 相同时，电子钻内层的能力为： ns np nd nf 能量： Enf End Enp Ens 4核外电子排布的一般规则 能量最低原理： 多电子原子在基态时，核