文档介绍：第二章原子结构和元素周期律
主讲人:石建军
工科化学
11/10/2017
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工科化学多媒体课件-石建军
主要内容
§ 多电子原子核外电子的运动状态与周期律
§ 原子结构理论的发展概述
§ 原子的量子力学模型
§ 元素的性质与原子结构的关系
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本章要求
1、了解近代微观粒子结构的初步概念;了解微观粒子的波粒二象性、能量量子化和统计解释。
2、了解波函数、原子轨道、电子云、能级的基本概念。
3、掌握n,l,m,ms四个量子数及其物理意义;理解s,p,d原子轨道和电子云角度分布图的特征。
4、理解原子轨道的能级组,屏蔽效应理论及有效核电荷的计算。
5、掌握核外电子的分布原则及电子分布式的书写,元素周期律和周期表,元素性质与原子结构的关系;理解原子半径、镧系收缩、元素的电离能、电子亲和能、电负性、氧化数、金属性和非金属性的概念及其周期变化规律。
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科学发展的一般规律:
定律
假说
通过大量实验来验证
理论学说
思维活动
在实践中应用并不断修正
客观现象
科学实验
生产实践
重现
总结
§ 原子结构理论的发展概述
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一、含核的原子模型
§ 原子结构理论的发展概述
古中国和古希腊的物质结构学说;
道尔顿的原子学说( 1808 ):原子不可分;
卢瑟福的含核原子模型( 1911 )。
二、玻尔的原子模型
(一)氢原子光谱
人们对原子中电子的分布和运动状态的了解,起初受到光谱的启发。
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二、玻尔的原子模型
(一)氢原子光谱
光和电磁辐射
光是电磁波,即是电磁辐射的一种形式。
电磁辐射包括无线电波、TV波、微波、红外、可见光、紫外 X射线、γ射线和宇宙射线。
可见光的波长范围是400nm至700nm。如白光通过玻璃三棱镜时,所含不同波长的光可折射成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等没有明显分界线的光谱,这类光谱称为连续光谱。
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二、玻尔的原子模型
光和电磁辐射
光是电磁波,即是电磁辐射的一种形式。
(一)氢原子光谱
氢原子光谱
原子(包括氢原子)得到能量(高温、通电)会发出单色光,经过棱镜分光得到线状光谱。
即:原子光谱属于不连续光谱。每种元素都有自己的特征线状光谱。
经典电磁辐射理论与原子光谱实验事实存在哪两个方面的矛盾?
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稳定轨道(stable orbital)具有固定的能量,沿此轨道运动的电子,称为处在定态的电子,它不吸收能量,也不发射能量
1、在原子中,电子不是在任意轨道上绕核运动,而是在一些符合一定条件(从量子论导出的条件)的轨道上运动。
2、电子在不同轨道上运动时具有不同的能量,通常把这些具有不连续能量的状态称为能级(energy level)。
玻尔氢原子能级为:
n称为量子数(quantum number),其值可取1,2,3…等任何正整数。B为常数,其值等于 10-18J。
3、当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时,有能量的吸收或放出。其频率可由两个轨道的能量差E决定:E2- E1 = E = h
h为普朗克常量,1034Js。
原子结构理论的几点假设:
(二)玻尔氢原子理论(1913 )
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创新性
(三)对玻尔理论的评价
首先引入量子化的概念,解释了氢原子光谱为不连续光谱,提出了原子轨道能级的概念。
局限性
(1)未能完全冲破经典力学连续概念,只是在假设的基础上认为地提出氢原子能级的量子化条件。
(3)未考虑其运动的波动性,仅采用了宏观轨道的概念。
(2)不能解释多电子原子(核外电子数大于1的原子)、分子或固体的光谱。亦不能解释氢光谱的每条谱线实际上还可分裂为两条谱线的现象。
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稳定轨道
(四)几个基本概念
在原子中一些符合一定条件(从量子论导出的条件)的轨道。
稳定轨道的特点——具有固定的能量。
定态电子
能级——具有不连续能量的状态。
稳定轨道上运动的电子,不吸收能量,也不发射能量
基态——轨道离核最近,能量最低,这时的能量状态。
激发态——除基态以外的任何能级状态。
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