无机化学 大学课件 第一章子结构和元素周期律.pptVIP

第一章 原子结构和元素周期律 本章共计6学时。 教学基本要求： 1. 从氢原子光谱了解能级、 原子核外 电子运动的近代概念； 2. 掌握四个量子数对核外电子运动的描述； 3. 熟悉s、p、d 原子轨道和电子云的形状及伸展方向； 4. 重点掌握周期系内各元素原子的核外电子排布及其电子层结构的特征，并结合原子参数熟悉元素性质周期性的变化规律。 §1.1 原子的含核模型 1. “枣糕模型”： 1903年W.汤姆生(1824~1907)提出，原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子则镶在球里，原子受到激发后，电子振动，产生光谱。 结果分析： 1、电子不可能使α粒子产生大角度的散射。 2、汤姆生模型也不可能产生大角度偏转。 3、1?m厚的金箔包含有10-6/10-10 = 104个原子层。 4、大角度（几乎1800）偏转，说明α粒子受到了很大的库仑力的作用。 5. 1913年丹麦物理学家玻尔在卢瑟福原子模型的基础上，引用了普朗克的量子论、爱因斯坦的“光子说”方程，提出了玻尔原子结构理论。   紫外区 可见光区 红外区  He Hd Hg Hb Ha 图7 氢原子光谱 (3) 能量变化的量子化：电子从高能级(E2)的激发态回到低能级(E1)时，以光子的形式释放能量，其频率取决于两轨道间的能量差：△E = E2 – E1= hn氢原子： 与光谱实验结果一致； §1.2 原子的量子力学模型 1.2.1 微观粒子的波粒二象性 波动性：光的干涉、衍射； 光 粒子性：光电效应；m、v、 1. 德布罗依波：1924年德布罗依大胆地推测—波粒二象性并非光所独有，一切运动着的实物粒子(电子、中子等)均具有。 波动性：电子衍射；(演示)实物粒子 粒子性：m、v、 —德布罗依公式 1.2.2 原子核外电子的近代描述1. 薛定锷方程： 将y(r,q,f) = R(r)Q(q)F(f)代入薛定谔方程，得到三个只含一个自变量的常微分方程： n = 1,2……,7(N) l = 0,1,2,… ,(n-1) , n个值 m = 0, ±1,…, ±l , (2l+1)值 薛定谔方程有非常多的解，为了使所求的解具有特定的物理意义需要有边界条件的限制，为此引入三个参数n,l,m，量子力学中称为量子数。用一组量子数(n,l,m)解薛定谔方程，便可得到一个波函数的数学函数式。因此，波函数可用一组量子数(n,l,m)来描述它。而每一组量子数所确定的波函数就表示电子的一种运动状态。在量子力学中，把三个量子数都有确定值的波函数称为一条原子轨道。如:n=1,l=0,m=0 所描述的波函数y100称为1s原子轨道。 2. 波函数和原子轨道 波函数( y )：是描述电子运动状态的数学函数式，用 y(r,q,f) 表示；  原子轨道：波函数的图象称为原子轨道。 但必须注意：这里的原子轨道的含义不同于宏观物体的运动轨道（如铁轨），它是指电子云的分布情况或电子的一种空间运动状态，换句话说，将一定空间取向的电子云，看作是一个原子轨道。例如s电子云为球形，只有一条轨道(各方向取向相同)；p电子云为哑铃形，有三个取向(px , py , pz)，因此有三条轨道；而d电子云有五条轨道；f 电子云有七条轨道。 角度分布： Y(q,f) 原子