第6章原子结构浅析.ppt

第 6 章 原子结构Atomic structure;了解核外电子晕倒的特殊性—波粒二象性。 理解波函数角度分布图，电子云角度分布图和电子云径向分布图。 掌握四个量子数的量子化条件及其物理意义；掌握电子层、电子亚层、能级和轨道等的含义。 掌握不相容原理、能量最低原理和洪特规则写出一般元素的原子核外电子排布式和价电子结构。 理解原子结合和原子周期表的关系，元素若干基本性质与原子结构的关系。;6.1 微观粒子的波粒二象性;6.1 微观粒子的波粒二象性;1 氢光谱和波尔理论 波尔(Bohr)理论: 1913年，波尔在普朗克(Planck M)量子论和爱因斯坦(Einstein A)的光子学基础上建立了波尔理论。 1）提出的原因： 经典电磁理论认为电子绕核作高速圆周运动，发出连续电磁波→ 连续光谱，电子能量↓ → 坠入原子核→原子湮灭。 事实：氢原子光谱是线状（而不是连续光谱）； 原子没有湮灭。;1 氢光谱和波尔理论 波尔(Bohr)理论: 量子论：物质吸收和发射能量石不连续的，即量子化。物质吸收和发射能量只能以最小能量单位一份份进行，最小能量单位为光量子[量子(quantum)]。 光子学：光是一种波，但又有粒子性(光量子)。并用两个公式把光的波动性和粒子性联系起来：;1 氢光谱和波尔理论 波尔(Bohr)理论: 2）两点假设： 核外电子只能在一些特定半径的圆形轨道上运动，即电子运动的角动量M必须等于h/2?整数倍。 在一定轨道中运动的电子具有一定的能量，称定态。 核外电子只能在定态轨道上运动，且既不吸收也不辐射能量；不同定态轨道能量不同，且不连续。;1 氢光谱和波尔理论 波尔(Bohr)理论: 2）两点假设： 基态：通常原子所处的能量最低状态(电子在离核较近,能量较低轨道上运动)。 激发态：原子中电子处于离核较远,能量较高轨道上运动的状态。 电子可在不同的定态轨道间跃迁,在这过程中要吸收或放出一定的辐射能.辐射能的频率?与两个定态轨道间能量差?E的关系为:;1 氢光谱和波尔理论 波尔(Bohr)理论: 当电子从高能量轨道跃迁到低能量轨道式，其辐射能的频率v为： 由此可见，波尔理论推导的公式和里德堡公式非常一致。 波尔理论解释了氢光谱问题，但是不能解释多原子光谱，甚至不能解释氢光谱的精细结构。;2 微观粒子的波粒二象性 1924 年，德布罗依(de Broglie) 提出电子也具有波粒二象性的假说。 预言：对于质量为me，运动速率为υ的电子，其相应的波长λ可由下式给出： 电子衍射实验：1927年, 美国科学家进行了电子衍射实验, 证实了德布罗意关系式的正确性。电子衍射的波长和公式计算波长一致，证明假设成立。;3 不确定原理 不确定原理(uncertainty principal): 1927年，海森堡(Heisenberg W)提出不确定原理关系式： 该式子表明：具有波动性的微观粒子和宏观物体有着完全不懂的运动特点，它不能同时又确定的位置和动量。它的坐标被确定得越准确，则相应的动量就越不准确。 坐标不确定程度和动量不确定程度的乘积约等于普朗克常数。;例: 原子半径为10-12m, 所以核外电子最大测不准量为 ?x = 10-12m, 求速度测不准量 ?v。 已知电子的质量为m = 9.11x 10-31 Kg。;式中：?称为波函数,?是核外电子出现区域的函数; E为原子的总能量; V为原子核对电子的吸引能( ); m为电子的质量; h为普朗克常数; x、y、z为电子的空间坐标。;6.2 氢原子核外电子的运动状态;C、氢原子有哪些波函数 解薛定谔方程式时，为方便起见，将直角坐标(x,y,z)变换为球极坐标(r,?,?): x＝r·sin ? ·cos ? ， y＝r·sin ? ·sin ? ， z＝r·cos ? ， r2＝ x2 + y2 + z2 ;n;1 )???2物理意义： ???2代表空间上某一点电子出现的概率密度。量子力学原理指出：在空间某点（x, y, z）附近体积元d? 电子出现的概率dp为： ; 从薛定谔方程解出来的波函数，是球坐标 的函数式，记为 常将波函数分解为两个函数的乘积： 电子在原子核外空间的运动状态，可以用波函数来描述，每一个?就表示电子的一种运动状态，通常把波函数称为原子轨道。 波函数中引入4个量子数。分别是主量子数(n)，角量子数(l) 、磁量子数(m)和自旋量子数(ms)。;2)、用四个量子数描述电子的运动状态 　;B 角量子数