第四章 原子结构.ppt

* 第一页，共三十页，2022年，8月28日 4.1 原子结构理论的发展简史 一、古代希腊的原子理论 二、道尔顿(J. Dolton) 的原子理论---19世纪初 三、卢瑟福(E.Rutherford)的行星式原子模型 -------19世纪末 四、近代原子结构理论-------氢原子光谱 * 第二页，共三十页，2022年，8月28日 4.2 氢原子光谱和玻尔原子结构理论 1.线状光谱 当气体或蒸气用火焰、电弧等方法灼热时，发出由不同波长组成的光，通过棱镜分光后，得到不同波长的谱线称为线状光谱，又称原子光谱。不同元素的原子光谱图不同。 2.氢原子光谱图 n=3 n=4 n=5 氢原子光谱 一、氢原子光谱的规律性 * 第三页，共三十页，2022年，8月28日 二.玻尔的原子结构理论（1913） 1.量子化物理量和量子 表征微观粒子某些物理量只能不连续地变化，即其数值只能是某一最小单位的整倍数，称这些物理量为“量子化”的物理量，量子化的物理量的最小单位称为该物理量的“量子”。 例如，光是量子化的，光的量子称为光子，光的能量也必是量子化的,一个光子的能量是： ?＝hv = —— h──称为普朗克常数，等于6.6256×10-34J·s hc ? 所以光量子的能量与光的波长成反比，波长越短，能量越大。 * 第四页，共三十页，2022年，8月28日 1 核外电子运动取一定的轨道。在此轨道上运动的电子不放出能量也不吸收能量； 根据这一假设，可以解释氢原子稳定存在的问题。 2 在一定轨道上运动的电子有一定的能量，这能量只能取某些由量子化条件决定的正整数。 3电子运动的原子轨道离核越近，电子的能量越低。电子处于最低能量时的状态称为基态。基态电子吸收能量而跃迁到较高能级上时的状态称为激发态。 2.玻尔原子结构理论的要点 玻尔理论的局限：1. 多电子原子光谱 2. 氢原子的精细光谱 * 第五页，共三十页，2022年，8月28日 三、微观离子的运动规律 1. 光的波粒二象性 对于光： P = mc = h? / c = h / ? 对于微观粒子：? = h / P = h /m? 2. 微粒的波粒二象性(Louis de Broglie,1924) ? = h /P = h / m? * 第六页，共三十页，2022年，8月28日 3. 测不准原理(Werner Heisenberg, 1926) 微观粒子，不能同时准确测量其位置和动量 测不准关系式： ? x －粒子的位置不确定量 ?? －粒子的运动速度不确定量 * 第七页，共三十页，2022年，8月28日 4.3 氢原子核外的运动状态 Erwin Schrodinger , 奥地利物理学家 * 第八页，共三十页，2022年，8月28日 一、 薛定谔方程(1926) 1.薛定谔方程的解： 薛定谔方程，所得到每一组合理的解释就表示原子中电子的一种可能的运动状态,所以，原子中的电子波函数可以粗略的看成描述电子运动状态的数学表达式，其空间图象可以形象的解释为电子运动的范围，就是所谓的原子轨道，但是，值得注意，这里所以说轨道，并不象宏观物体的运动轨道。 2.波函数的物理意义 （1）意义：一般认为ψ2表示电子在原子空间的某点附近单位微体积内出现的概率，即ψ2表示电子出现的概率密度。 （2）电子云：就是电子出现的概率密度的形象化描述。可以用小黑点的疏密程度来表示，通常也用截面图来表示电子云。 * 第九页，共三十页，2022年，8月28日 二、 四个量子数 1. 主量子数n，n = 1, 2, 3…正整数，它决定电子离核的远近和能级。 2. 角量子数l，l = 0, 1, 2, 3…n-1，以s，p，d，f 对应的能级表示亚层，它决定原子轨道或电子云的形状。 3. 磁量子数m，原子轨道在空间的不同取向，m = 0, ?1, ?2, ?3...?l,一种取向相当于一个轨道，共可取2l + 1个数值。m值反应了波函数(原子轨道)或电子云在空间的伸展方向。 4.自旋量子数ms，ms = ?1/2, 表示同一轨道中电子的二种自旋状态。 根据四个量子数的取值规则，则每一电子层中可容纳的电子总数为2n2。 * 第十页，共三十页，2022年，8月28日 三、四个量子数描述核外电子运动的可能状态 例： n = 1 1s n = 2 l = 0， m = 0 2s