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第8章 原子结构和元素周期表 课件(共148张PPT)- 《无机化学》同步教学(人卫版)(含音频+视频).ppt

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第八章atomicstructureandperiodiclawofelements原子结构和元素周期律

物质分子原子化学键晶体堆积原子核核外电子■物质的化学变化一般只涉及核外电子运动状态的改变■原子结构主要是研究核外电子运动的状态及其排布规律

●电子运动状态的量子力学概念●氢原子的波函数●多电子原子的原子结构本章主要内容包括:●原子的电子组态与元素周期表

第一节电子运动状态的量子力学概念

电子运动状态的量子力学概念一、原子结构的认识史1、古原子说希腊词“原子”—“atomos”——不可分割2、近代原子学说质量守恒定律,定组成定律,倍比定律原子不可再分。

电子运动状态的量子力学概念3、枣糕模型:1906年诺贝尔物理学奖-+OK狭缝阴极

4、RutherfordE有核原子模型?-粒子散射实验:?-粒子:He+RutherfordE“有核”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,绕核高速运动。

◆该模型与经典的电磁学发生矛盾:绕核电子应不停地连续辐射能量,结果:(1)应得到连续光谱;(2)原子毁灭。事实:(1)原子没有毁灭;(2)原子光谱也不是连续光谱而是不连续的线状光谱。电子运动状态的量子力学概念核外电子有怎样的状态呢?

电子运动状态的量子力学概念1885年BalmerJ发现在氢原子光谱的可见光区有5条明显的谱线:Hα、Hβ、Hγ、Hδ、Hε(称巴尔麦系谱线)。如何解决这一矛盾?HεHδHγHβHα400500600700800λ(nm)紫外区可见光区红外区

电子运动状态的量子力学概念5、BohrNHD玻尔理论1913年,年轻的丹麦物理学家玻尔在总结当时最新的物理学发现(普朗克黑体辐射和量子概念、爱因斯坦光子论、卢瑟福原子带核模型等)的基础上建立了氢原子核外电子运动模型,解释了氢原子光谱,后人称为玻尔理论。

●微观世界一个重要特征就是能量量子化(不连续)。●玻尔认为能量量子化可用来解决原子世界的结构问题,建立了定态原子模型。电子运动状态的量子力学概念辐射能量ε的吸收和放出都不是连续的,ε只能是最小能量单位ε0(量子quantum)的整数倍。ε=nε0=nhνν辐射频率h普朗克常数n量子数●普朗克量子论的中心思想:

玻尔理论---定态原子模型:核外电子只能在量子化轨道(不连续的能量状态)上运动。电子在这些轨道上运动时,不辐射也不吸收能量。这种状态叫定态(stationarystate)。1、量子化条件(定态假设)电子运动状态的量子力学概念在一定轨道上运动的电子具有一定的能量E,能量具有确定值,不能处于两个相邻轨道之间。

电子运动状态的量子力学概念+量子化轨道定态stationarystate能量具有确定值基态groundstate激发态excitedstate能量最低n=1n=2n=3

氢原子核外电子能量公式En=-2.18×10-18Z2/n2(Z=1)=-2.18×10-18/n2(J)n为量子数(n=1,2,3···)当n=1,基态,E1=-2.18×10-18J当n≥2,激发态,E2···电子运动状态的量子力学概念(8.1)

氢原子核外电子能量公式En=-2.18×10-18/n2(J)氢原子基态的能量为-2.18×10-18J氢原子的电离能(吸收)为2.18×10-18J电子运动状态的量子力学概念电子离核无穷远时,会完全脱离原子核电场的引力,电子的能量则增大到零。

综上所述:原子光谱是原子内电子能量变化的一种反映。既然氢原子内电子的能量变化是不连续的,即能量变化是“量子化”的。电子运动状态的量子力学概念所以氢原子光谱是不连续的线状光谱。

电子运动状态的量子力学概念2、频率条件(跃迁假设)电子由一定态跃迁到另一定态时要吸收或放出能量。玻尔理论---定态原子模型:跃迁:电子的能量由一个能级改变到另一个能级。

+基态(n1)激发态(n2)吸收能量

+△E=En2-En1=h?基态(n1)激发态(n2)吸收能量

+△E=En1-En2=h?基态(n1)激发态(n2)放出能量

能量差⊿E以光的形式辐射,其辐射的光子能量:⊿E=E2-E1=hν(频率条件)电子运动状态的量子力

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