原子结构与元素周期系 PPT课件.ppt

原子结构与元素周期系 1━2 微观粒子的波粒二象性 一、 光和实物粒子的波粒二象性 1924年德国物理学家 L de Broglie (德布罗意)提出假设： 既然光是一种微粒又是一种波，那么静止质量不为零的实物粒子也含有相似的二象性 1927年C.J.Pavisson (戴维逊)和L.H.Germer (盖末尔)获得一种晶体的电子衍射图，从实验上证实了de Broglie的假设，从此科学家们开始接受实物粒子的二象性。 二、 测不准原理和几率概念 测不准原理： 一个粒子的位置和动量不能同时地、准确地测定。 注意：这里所讨论的不确定性并不涉及所用的测量 仪器的不完整性，它们是内在固有的不可测定性。 △x≥h/2π m×△v 1━3 波函数和原子轨道 薛定谔方程 波函数和原子轨道  一定的波函数表示电子的一种运动状态，状态——轨道。  波函数叫做原子轨道，即波函数与原子轨道是同义词。 波函数的意义 原子核外电子的一种运动状态 每一个波函数都有对应的能量 E 波函数ψ没有明确的直观的物理意义,但波函数绝对值的平方|ψ|2却有明确的物理意义 1—6 四个量子数 多电子原子近似能级图的特点： 近似能级图是按原子轨道的能量高低而不是按原子轨道离核的远近顺序排列起来。把能量相近的能级划为一组，称为能级 1s 第一能级组 2s2p 第二能级组 3s3p 第三能级组 4s3d4p 第四能级组 5s4d5p 第五能级组 6s4f5d6p 第六能级组 7s5f6d7p 第七能级组 在能级图中可以看到：相邻的两个能级组之间的能量差较大，而在同一能级组中各能级的能量差较小。 在能级图中:所谓等价轨道是指其能量相同、成键能力相同，只是空间取向不同的轨道。 角量子数l相同的能级，其能量由主量子 数n决定，n越大，能量越高。 主量子数n相同，角量子数l不同的能级，其能量随l的增大而升高。 主量子数n和角量子数l同时变化时，从图中可知，能级的能量变化情况是比较复杂的。 核外电子层结构的原则 能量最低原理 堡里不相容原理 （奥地利科学家） 洪特（Hund）规则（德国科学家） 能量最低原理 多电子原子在基态时，核外电子总是尽可能分布到能量最低的轨道，这称为能量最低原理。 堡里不相容原理 一个电子的四个量子数为（3、2、0、-1/2） 另一个电子的四个量子数为（3、2、0、+1/2） 从保里原理可获得以下几个重要结论： a)每一种运动状态的电子只能有一个。 b)由于每一个原子轨道包括两种运动状态，所以每一个原子轨道中最多只能容纳两个自旋不同的电子。 c)因为s、p、d、f各分层中原子轨道数为1、3、5、7 所以各分层中相应最多只能容纳2、6、10、14个电子。 d)每个电子层原子轨道的总数为n2 个，因此，各电子层中电子的最大容量为2n2个。 洪特（Hund）规则 电子分布到能量相同的等价轨道时，总是尽先以自旋相同的方向，单独占领能量相同的轨道。 例: 7N 2p 2s 1s 作为洪特规则的特例，等价轨道： 全充满 p6、d10、f14 半充满 p3、d5、f7 全 空 p0、d0、f0 的结构状态比较稳定 例： 19号 K 1s22s22p63s23p64s1 原子实结构式为 [Ar]4s1 24号 Cr [Ar]3d54s1 原子的电子层 注意几个例外 : 24号Cr 3d54s1 29号Cu 3d104s1 40号