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第一章 原子结构和元素周期律(Atomic Structure and Periodic Table) 主要内容 第一节 原子的组成与核外电子排列 第二节 元素周期律与元素周期表 第三节 元素基本性质的周期性 第一节 原子的组成 核电荷数（Z）=核内质子数 =核外电子数=原子序数 原子量(A)= 质量数 = 质子 数（Z）+中子数（N） 第二节 核外电子运动状态及特性 一、核外电子运动的量子化特征 光谱、氢原子光谱 第二节 核外电子运动状态及特性 2. 氢原子光谱的意义 建立了核外电子运动的近代理论，克服经典电磁理论缺点。按经典电磁理论“行星系式”原子模型：原子核好比是太阳，电子好比是绕太阳运动的行星，电子绕核高速运动。绕核运动的电子应该不停地连续地辐射，得到连续光谱。另外，电子能量不断减少，电子运动轨道的半径也将不断减少，最终，电子堕入核内，“原子毁灭”。 第二节 核外电子运动状态及特性 3. Bohr理论 量子化定态规则：电子只能在某些符合量子化条件的轨道上运动，且在一定的轨道上运动的电子具有一定的能量E(量子化分立数值): 电子在这些轨道上运动既不放出能量也不吸收能量 第一节 核外电子运动状态及特性 激发态原子发光的频率规则：e在不同定态之间发生跃迁，当它处于激发态时不稳定，会从激发态跃迁到基态，以光子的形式放出能量： E2-E1=hν (h=6.626×10-34 ν-频率) 第一节 核外电子运动状态及特性 优点：成功地解释了氢原子不连续光谱 缺点：不能解释多电子原子光谱,甚至不能说明氢原子光谱的精细结构 原因：没有考虑微观世界粒子的特性—波粒二象性(wave–particle duality) 第二节 核外电子运动状态及特性 二、核外电子运动的波粒二象性 德布罗意预言： 内容：微观粒子有波粒二象性 关系式： 意义：把微观粒子的粒子性 p(m 、v)和波动性λ统一起来 第二节 核外电子运动状态及特性 结果：得到与x射线相同的衍射图纹，证明电子的波动性 第二节 核外电子运动状态及特性 意义: 反映一个电子运动的统计学规律： 明→波强度大→电子出现概率大 ； 暗→波强度小→电子出现概率小 . 电子运动无明确轨道，但它在某一瞬间在空间各区域出现的概率大小可反映出来. 第二节 核外电子运动状态及特性 电子波与电磁波不同：电子波=概率波 (probability wave) 电子这样具有波动性的粒子，不能像玻尔理论提出的有明确的运动轨道；且研究微观粒子运动状态必须用统计学方法→量子力学方法。 第二节 核外电子运动状态及特性 3.测不准原理(uncertainty principle) 内容：微观粒子，无法同时准确测定它的运动坐标和动量 关系式：△x · △px≥h/4π 意义：电子这样具有波动性的粒子，不能像玻尔理论提出的有明确的运动轨道；且研究微 观粒子运动状态必须用统计 学方法→量子力学方法。 第二节 核外电子运动状态及特性 三、薛定谔方程—电子运动的波动方程式 1. 微观粒子运动的研究方法→统计学（量子力学）方法 统计性规律：大量偶然事件中得出必然规律 概率：统计规律中，某种情况出现的机会或可能性大小。 概率密度(probability density) ：电子在核外空间单位微体积中出现的概率。 概率密度=概率/dV 第二节 核外电子运动状态及特性 2.薛定谔方程 (Schr?dinger’s equation) ψ (x,y,z)或ψ (r,θ,φ) →波函数(wave function)，是这个方程的解。特性： ψ 不是简单的数值，是空间坐标的函数，电子在不同空间位置ψ不同。 第二节 核外电子运动状态及特性 一个确定的波函数ψ 代表e的一种空间运动状态 ψ 无明确的物理意义，∣ψ∣2表示在空间某处(x,y,z)电子出现的概率密度，有明确的物理意义。 从∣ψ∣2的明确的物理意义，认识到ψ决定e在空间的概率分布，因此ψ的分布常称为原子轨道(atomic orbit) ，这里的轨道指ψ分布的空间范围，而不是宏观物体一样的运动轨道 第二节 核外电子运动状态及特性 小结: 核外电子的运动具有量子化特征。每一ψ对应一确定的能量值，称为“定态”。基态时能量最小，比基态能量高的是激发态。 核外电子的运动具有波粒二象性，电子波是概率波；即微观粒子的运动无明确的轨道，但可确定它在核外空间某处出现概率的大小 量子力学中：波函数ψ (x,y,z)=原子轨道。 一个确定的波函数ψ 代表电子的