第8章 原子结构和元素周期系.pptVIP

第八章 原子结构和元素周期系 ;光和电磁辐射; 其二，是它不能说明元素的线状光谱产生的原因，据该原子模型，能量的释放应是不间断的，观察到的原子光谱应是连续的带状光谱，这与实验观察到的间隔的线状光谱不符。;8.1.1 Bohr理论 (1)核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动,且不辐射能量; (2)通常保持能量最低------基态 (3)获能量激发------激发态 (4)从激发态回到基态释放光能;1.成功地解释了氢原子的线状光谱，它对氢原子光谱谱线频率的计算与实验结果很吻合。 2.首先提出了电子运动能量的量子化概念。 ;1.不能说明多电子原子的光谱，甚至不能说明氢光谱的精细结构。 2.它对能级的描述很粗略，只有一个量子数。 3.更不能解释原子核如何形成分子的化学键的本质。 ; 1905年爱因斯坦提出光子学说，指出光不仅是电磁波而且是一种光子流。即光具有波粒二象性。动量为p的光子，其波长为λ，二者之间通过普朗克常数h联系起来，即： P＝h/ λ 光子学说提示了光的本质。极大地推动了对光的研究。; 爱因斯坦认为, 入射光本身的能量也按普朗克方程量子化, 并将这一份份数值为1hv的能量叫光子(photons), 一束光线就是一束光子流. 频率一定的光子其能量都相同, 光的强弱只表明光子的多少, 而与每个光子的能量无关。 ;1924年法国科学家德布罗意(L.de Broglie) 提出了电子、原子、分子等实物也具有波二象性的假设。描述光的波粒二象性的关系式也适用于电子等微粒。他预言运动作的实物微粒总是和一个波相联系的，这种波叫物质波，亦称德布罗意波，波长为 λ = h/P =h/mv 此式称为德布罗意关系式。根据此式，可算出电子波的波长。; 当一束电子以一定的速度穿过晶体投射到照相底片上时，在底片上得到的不是一个点而是一系列明暗相间的衍射环纹。从而证明了电子也如同光一样具有波动性。;如果让少数几个电子穿过晶体光栅，在照相底片上也只会得到少数几个无明确规律的感光斑点。; ;微观粒子，不能同时准确测量其位置和动量 测不准关系式：;例1: 对于 m = 10 克的子弹，它的位置可精确到?x ＝ 0.01 cm,其速度测不准情况为： ; 速度不准确程度过大;量子化：能量的变化是不连续的。 波粒二象性：电子既是一种微粒，又是一种波。 统计性:几率或几率密度；没有固定的运动轨迹。; 由于微观粒子具有波粒二象性，描述宏观物体运动规律和运动状态的经典物理学方法对微观粒子已不适用。 1927年，奥地利物理学家薜定谔（Erwin Schrodinger）根据德布罗意物质波的观点, 建立了描述微观粒子运动规律的方程式: 薜定谔方程。; 薜定谔方程;n, L, m是解薜定谔方程时自然产生的三个参数，叫做量子数。 三个量子数的取值如下： 主量子数 n=1，2，3 … 正整数 角量子数 l=0，1，2 …（n-1）共取n个值 磁量子数 m=0，±1，±2…±l 共取2l+1个值;主量子数n的取值为1, 2, 3…正整数。 它描述了原子中电子出现几率最大的区域离核的远近。 n值越大，电子出现几率最大的区域离核越远，也可以说电子离核的平均距离越大。 n值相同的各原子轨道电子离核的平均距离较接近，故常把具有相同主量子数n的各原子轨道归并称为同一个“电子层”。 ;n=1,2,3,4,5,6等电子层分别用K,L,M,N,O,P表示, 称为电子层的符号。 在氢原子中n值越大的电子层，电子的能量越高。但在多电子原子中，核外电子的能量则由主量子数n和角量子数l两者决定。;角量子数l表示原子轨道或电子云的形状。 l=0时（称S轨道），其原子轨道或电子云呈球形分布； l=1时（称p轨道），其原子轨道的角度分布图为双球面，电子云的角度分布的图为两个交于原点的橄榄形曲面； l=2时（称d轨道）及（ l=3称f轨道）原子轨道的形状就更为复杂了。;l 的物理意义是（1）代表电子亚层，决定原子轨道的形状。（2）与n一起决定多电子原子的能量。多电子原子中， n相同， l 不同的原子轨道， l 越大，其能量越高。;现将n≤4主量子数n和角量子数l的关系及相应的电子层，电子亚层列表 如下：;磁量子数的取值为0，±1，±2，……±l。 其物理意义：它决定了原子轨道（或电子云）在空间的伸展方向。 当l=0时，m=0，说明亚层只有一个球形的s轨道，无方向性。当l=1时，m=0，±1，说明p亚层有三个不同伸展方向的p轨道，常用Pz，Px，Py表示这三个不同伸展方向的P轨道。 当l=2时，m=0，±1，±2，说明d亚层有5个不同伸展方向的d轨道。;当三个量