文档介绍：无机及分析化学
山东理工大学
化工学院陈克勋
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第5章原子结构与元素周期律
核外电子的运动状态
原子核外电子的排布和元素周期系
元素某些性质与原子结构的关系
核外电子的运动状态
氢原子光谱和Bohr理论
1. 氢原子光谱
将一只装有氢气的放电管,通过高压电流,氢原子被激发后的光通过分光镜,在屏幕上可见光区内得到不连续的红、青、蓝、紫、紫五条明显的特征谱线。
这种谱线是线状的,所以称为线状光谱,它又是不连续的,所以也称不连续光谱。
线状光谱是原子受激后从原子内部辐射出来的,因而又称为原子光谱。
Hδ Hγ Hβ Hα
不连续光谱,即线状光谱
其频率具有一定的规律
n= 3,4,5,6
经验公式:
氢原子光谱特征:
Rydberg经验公式:
RH为Rydberg常数,×107m-1
三点假设:
①核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动,且不辐射能量;
②通常,电子处在离核最近的轨道上,能量最低——基态;原子获得能量后,电子被激发到高能量轨道上,原子处于激发态;
③从激发态回到基态释放光能,光的频率取决于轨道间的能量差。
h为Planck常数,×10-34J·s
R也称为Rydberg常数,×10-18J
这即是氢原子的电离能
R的意义为电离能与普朗克常数的比
根据量子化条件,可推求出氢原子核外电子运动轨道的能量公式:
或
从而
所以
式中常数项为
可见计算结果与光谱实验确定的常数极其吻合。
玻尔原子模型的局限性
玻尔原子模型冲破了经典物理中能量连续变化的束缚,引入了量子化条件,成功地解释了经典物理无法解释的氢原子结构和氢原子光谱的关系。但将其用于解释多电子原子光谱时却产生了较大的误差。主要因为玻尔原子模型只是人为地加入一些量子化条件,并未完全摆脱经典力学的束缚,不能够完全揭示微观粒子运动的特征和规律。
核外电子运动的波粒二象性
光具有波粒二象性,光的波动性主要表现于光存在干涉,衍射等性质,光的粒子性可以由光电效应等现象来证明。
1924年,法国物理学家德布罗意(De Broglie)预言:假如光具有波粒二象性,那么微观粒子在某些情况下,也能呈现波动性。