《大学化学教学课件》10原子结构与元素周期律.pptx

1第10章原子结构§10.1核外电子运动状态及特征§10.2氢原子的波函数和量子数§10.3多电子原子的核外电子排布§10.4原子的电子组态与元素周期表§10.5核医学简介

本章教学要求2原子是由原子核和核外电子组成。化学反应中，原子核不发生变化，只涉及核外电子的运动状态的改变，本章重点研究:核外电子的运动状态及其特征氢原子的波函数(量子数、图形)多电子原子的原子结构(电子组态)原子的电子组态与元素周期表

第一节核外电子运动状态及特征3原子结构的认识史和旧量子论

原子结构的认识史4Dalton原子学说(1803年)Thomson“布丁”模型(1904年)Bohr电子分层排布模型(1913年)量子力学模型(1926年)Rutherford核式模型(1911年)

近代原子论:Dalton（1766~1844,英)1808年发表《化学哲学新体系》论文，提出了“近代原子论”。他把古代哲学的原子论和化学中的具体实物的组成联系起来，提出原子具有不同种类和一定相对重量，原子形成各种物质的理论，使化学进入一个新时代。恩格斯说：“化学中的新时代是随着原子论开始的”。简明、深刻地说明了质量守恒定律、定组成定律、倍比定律，受到科学界重视和承认。缺点：原子不可分割——没有结构的固体小球。

枣糕模型061904年，他提出了原子“布丁(枣糕)模型”：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多带负电的电子。04原子不可分割吗？01十九世纪末电子和放射性的发现，才使人类打开原子结构的大门。英国剑桥大学卡文迪许实验室主任J.J.Thomson应用磁性弯曲技术证明阴极射线是带负电的微粒—电子。03原子不可分割的的观点不攻自破了。他获得1906年诺贝尔物理学奖。05.J.Thomson(1856~1940，英)02

7原子行星模型

E.Rutherford

(1871~1937，英国)Thomson最器重的学生E.Rutherford通过α粒子（带正电的氦离子流）穿过金箔时，部分α粒子发生散射的实验证明，Thomson所说带正电的连续体实际上只是一个非常小的核。1911年提出了“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。

旧量子论

N.Bohr（1885~1962，丹麦）

E.Rutherford的学生氢原子的光谱实验爱因斯坦的光子学说普朗克的量子化学说卢瑟福的有核模型1913年，Bohr在的基础上，建立了原子结构的初步量子理论。即Bohr理论。

氢原子光谱9HαHβHγHδ不连续光谱,即线状光谱特征:①不连续的、线状的;②是很有规律的。

Bohr原子结构理论10Plank量子论(1900年)：微观领域能量不连续。Einstein光子论(1903年)：光子能量与光的频率成正比Ｅ＝hνＥ—光子的能量ν—光的频率h—Planck常量，h=6.626×10-34J·s

核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动。电子在这些轨道上运动时不辐射能量也不吸收能量。电子处于一种“定态”。氢原子的玻尔模型

在一定的轨道上运动的电子具有一定的能量（E），E只能取某些由量子化条件决定的数值，而不能处于两个相邻轨道之间。氢原子核外电子的能量公式为：（n=1，2，3，4…）

成功解释了H原子光谱产生的原因，他的计算值与实验数据极为接近，他使物理和化学统一到了量子理论基础上来，把化学推向一个更高更新的层次，他的理论是原子结构发展史上的一个里程碑。荣获1922年诺贝尔物理学奖。Bohr的卓越贡献：未能冲破经典物理学的束缚，用适合于宏观世界的牛顿力学解释微观世界运动规律。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。属于旧量子论。Bohr理论的缺陷：

核外电子运动状态的现代概念1401德布罗意(法)deBroglie1892~1987波粒二象性海森堡(德)Heisenberg1901~1976不确定原理薛定谔(奥)Schr?dinger1887~1961薛定谔方程0203

量子力学的概念15光的干涉、衍射等现象说明光具有波动性；而光电效应、原子光谱又说明光具有粒子性。因此，光具有波动和粒子两重性质，称为光的波粒二象性。1.光的波粒二象性德布罗依在光的波粒二象性启发下，于1924年提出一个大胆的假设：实物微粒（如电子、原子等）也具有波粒二象性。也就是说，实物微粒除具有粒子性外，还具有波的性质，这种波称为德布罗依波或物质波。他认为，对于质量为m，速度为v的微粒，其波长λ可用下式求得：2.德布罗依波（deBrogliewaves）

16微观粒子具有物质波，宏观物体也有物质波，但极微弱，可以认为不表现出波动