无机化学第三章 原子结构.pptVIP

化学研究的对象 (The object of chemical study) 当今化学发展的趋势大致是： 由宏观到微观，由定性到定量，由经验和实验 上升到理论并用理论指导实践，开创新的研究 亚原子粒子 人们将组成原子的微粒叫亚原子粒子。亚原子粒子曾经也叫基本粒子, 近些年越来越多的文献就将其叫粒子。迄今科学上发现的粒子已达数百种之多。 夸克 根据 1961 年由盖尔-曼（Gell M-Mann）建立的新模型， 质子和中子都是由更小的粒子夸克组成的， 但现有的理论还不能预言(当然更不用说从实验上证明)电子是可分的。 某些最重要的夸克 名称 下夸克 上夸克 奇夸克 粲夸克 底夸克 顶夸克 符号 d u s c b t 电荷 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 质量 均为质子的1/100或1/200 质子的 200倍 发现年代 1974 1977 1995 种类繁多的物质，其性质各不相同。物质在性质上的差别是由于物质内部结构不同引起的。 在化学变化中，原子核并不发生变化，只是核外电子的运动状态发生了变化 要了解和掌握物质的性质，尤其是化学性质及变化规律，首先必须清楚物质内部的结构，特别是原子结构及核外电子的运动状态。 § 3-1 核外电子的运动状态 1.1氢原子光谱和玻尔理论 人们对原子核外电子的分布规律和运动状态的了解和认识，以及近代原子结构理论的确立，是从氢原子光谱开始的。 1.氢原子光谱 ： 太阳光或白炽灯发出的白光，通过三棱镜 时，所含不同波长的光可折射成红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫等没有明显分界线的光谱，这 类光谱称为连续光谱。 并非所有的光源都给出连续光谱。原子（包括氢原子）得到能量（高温、通电）会发出单色光，经过棱镜分光得到线状光谱。即原子光谱属于不连续光谱。每种元素都有自己的特征线状光谱。如通过下图可以看出氢原子光谱的特征: 是有规律的、不连续的、线状的光谱 1931年，瑞典物理学家里德堡（Rydberg),找出了可见光区谱线间规律的经验公式。 n= 3,4,5,6 ?为频率，3.289X1015s-1为里德堡常数。 19世纪末，当人们想从理论上揭示原子光谱的现 象时，发现经典的电磁理论及有核原子模型与原 子光谱实验结果发生了尖锐的矛盾。 经典电磁理论认为，绕核高速运动的电子不断以电磁波的形式发射出能量。 运动着的电子轨道会越来越小, 最终电子会很快落在原子核上，将与原子核相撞并导致原子毁灭。由于原子毁灭的事实从未发生, 所以有核原子模型所表示的原子是不稳定体系。 电子自身能量逐渐减少，旋转频率也要逐渐改变，因此原子的发射光谱也应是连续的。 　以上两点均与事实不符，这些矛盾用经典的电磁理论无法解释。 1913年,丹麦物理学家波尔（Bohr) 引用Planck 的量子论和爱因斯坦的光子学说，提出了Bohr原子结构理论。 2.玻尔理论 1913年丹麦物理学家Bohr发表了原子结构理论的三点假设： 核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动，且不辐能量。所以通常情况下，氢原子不会发光，也不会发生自发毁灭现象。 电子处在离核最近的轨道上，能量最低—基态； 原子得能量后，电子被激发到高能轨道上，原子处于激发态。 处于激发态的电子不稳定，从激发态回到基态低能量的轨道，并以光子的形式放出能量。光子频率大小取决于两个轨道间的能量差。