文档介绍：该【湖南科技大学普通化学物质结构基础 】是由【1557281760】上传分享，文档一共【99】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【湖南科技大学普通化学物质结构基础 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。1
湖南科技(kējì)大学普通化学物质结构基础
第一页，共99页。
第五章物质结构(jiégòu)基础
原子结构的近代概念
多电子原子的电子分布(fēnbù)方式和 周期系
化学键与分子间相互作用力
晶体结构
第1页/共99页
第二页，共99页。
原子结构的近代(jìndài)概念
化学是一门历史悠久的科学(kēxué)，但为什么现代化学直到20世纪初才开始迅速地发展？
现在人们以每年数十万计的速度在发现新的化合物。我们怎么(zěn me)知道它是新化合物？
第2页/共99页
第三页，共99页。
波函数
1. 光的波粒二象性
20世纪初，爱因斯坦提出了质能转换(zhuǎnhuàn)关系：E = mc2
光具有(jùyǒu)动量和波长，也即光具有(jùyǒu)波粒二象性。
由于 E = hv c = v hv = mc2 = mcv
所以 = h / mc = h / p 式中，c 为光速, h为普朗克常数， h =10-34J·s-1 ， p为光子(guāngzǐ)的动量。
2. 微观粒子的波粒二象性
光的波、粒二象性揭示了光被人们忽略的另一面，反之，粒子是否也具有被忽视的另一面，即波动性质呢？
德·布罗意(de · Broglie)提出微观粒子也具有波的性质，并假设： = h / mv 式中， 为粒子波的波长；v为粒子的速率，m为粒子的质量
第3页/共99页
第四页，共99页。
电子衍射示意图
1927年，粒子波的假设(jiǎshè)被电子衍射实验所证实。
定向(dìnɡ xiànɡ)电子射线
晶片光栅(guāngshān)
衍射图象
电子衍射实验示意图
第4页/共99页
第五页，共99页。
棱镜
3. 氢原子光谱(guāngpǔ)示意图
狭缝
415nm
435nm
487nm
660nm
电子束
氢放电管
式中，R为常数，n1、n2必须是正整数且n1<n2
氢原子光谱(guāngpǔ)示意图
电子束
第5页/共99页
第六页，共99页。
4. 波函数与量子数
1926年，奥地利物理学家薛定谔（Schrödinger）提出(tí chū)了微观粒子运动的波动方程，即薛定谔方程：
其中， 为波动函数，是空间(kōngjiān)坐标x、y、z 的函数。 E 为核外电子总能量，V 为核外电子的势能，h 为普朗克常数，m 为电子的质量。
第6页/共99页
第七页，共99页。
波函数
变换为球面(qiúmiàn)坐标：
x = r sinθ cos φ y = r sin θ sin φ z = r cos θ
r2 = x2 + y2 + z2
球面(qiúmiàn)坐标变换
rsin
z
x
y
•
P(x,y,z)
z=rcosθ
x= rsinθcosφ
y = rsinθsinφ
φ
θ
r
第7页/共99页
第八页，共99页。
在整个求解过程中，需要引入三个参数，n、l 和 m。结果可以得到(dé dào)一个含有三个参数和三个变量的函数
= n, l, m(r, , )
由于上述参数的取值是非连续的,故被称为量子数。当n、l 和 m 的值确定时，波函数(原子轨道)便可确定。即：每一个由一组量子数确定的波函数表示电子的一种运动状态。由波函数的单值性可知，在一个原子中，电子的某种运动状态是唯一(wéi yī)的，即不能有两个波函数具有相同的量子数。
n, l 和m的取值必须使波函数合理(单值并且归一)。结果如下(rúxià)：n的取值为非零正整数，l 的取值为0到(n – 1)之间的整数，而m的取值为0到± l 之间的整数。
第8页/共99页
第九页，共99页。
波函数可以被分解(fēnjiě)为径向部分R(r)和角度部分Y(θ, φ) ，即：ψ(r, θ, φ) = R(r)·Y(θ, φ)
氢原子的波函数如下(rúxià)(其中2px和2py由ψ(2,1,-1)和ψ(2,1,1)线性组合而成)。
n,l,m 轨道 ψ(r, θ, φ) R(r) Y(θ, φ)
1,0,0 1s
2,0,0 2s
2,1,0 2pz
2px
2py
2,1,±1
第9页/共99页
第十页，共99页。