文档介绍：物质结构基础
第5章
本章学****要求
1. 了解原子核外电子运动的基本特征,明确量子数的取值规律,了解原子轨道和电子云的空间分布。
2. 掌握核外电子排布的一般规律及其与元素周期表的关系。
3. 了解化学键的本质及键参数的意义。
4. 了解杂化轨道理论的要点,能应用该理论判断常见分子的空间构型、极性等。
5. 了解分子间作用力以及晶体结构与物质物理性质的关系。
原子结构的近代概念
章首的思考
经典物理学概念面临的窘境
Rutherford 根据粒子散射实验,创立了
关于原子结构的“太阳-行星模型”. 其要点是:
1. 所有原子都有一个核即原子核(nucleus);
2. 核的体积只占整个原子体积极小的一部分;
3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上;
4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动.
在对粒子散射实验结果的解释上, 新模型的成功是显而易见的, 至少要点中的前三点是如此. 问题出在第4点, 尽管卢瑟夫正确地认识到核外电子必须处于运动状态, 但将电子与核的关系比作行星与太阳的关系, 却是一幅令人生疑的图像.
is the embarrassment of the concepts of
the classical physics ?
What
根据当时的物理学概念, 带电微粒在力场中运动时总要产生电磁辐射并逐渐失去能量, 运动着的电子轨道会越来越小, 最终将与原子核相撞并导致原子毁灭. 由于原子毁灭的事实从未发生, 将经典物理学概念推到前所未有的尴尬境地.
An unsatisfactory atomic model
氢原子核内只有一个质子,核外只有一个电子,,这个电子核外是怎样运动的?这个问题表面看来似乎不太复杂,但却长期使许多科学家既神往又困扰,经历了一个生动而又曲折的探索过程.
爱因斯坦的光子学说
Bohr理论
普朗克的量子化学说
氢原子的光谱实验
卢瑟福的有核模型
一、氢原子光谱
1、实验
一只装有氢气的放电管,通过高压电流,则氢原子中的1个电子被激发到高能态后,回到低能态时,发出的光经过三棱镜分光后,得到如下图所示的原子光谱。
棱镜
氢原子结构的量子力学模型:波尔模型
狭缝
415nm
435nm
487nm
660nm
电子束
氢放电管
氢原子光谱示意图
电子束
不连续的、线状的,
很有有规律的.
氢原子光谱特征:
与日光经过棱镜后得到的七色连续光谱不同, 原子受高温火焰、电弧等激发时, , 它们是现代光谱分析的基础. 氢原子的发射光谱是所有原子发射光谱中最简单的.
Bohr 理论的主要内容
玻尔(Bohr N)于1913年提出的氢原子结构的量子力学模型是基于下述3条假定:
关于固定轨道的概念:
玻尔模型认为, 。轨道角动量L只能等于h/(2)的整数倍:
关于轨道能量量子化的概念:
电子轨道角动量的量子化也意味着能量量子化. 即原子只能处于上述条件所限定的几个能态, 不可能存在其他能态.
指除基态以外的其余定态. 各激发态的能量随 n 值增大而增
高. 电子只有从外部吸收足够能量时才能到达激发态.
定态(stationary state):
, 且不辐射能量.
基态(ground state):
通常电子保持在能量最低的这一基态. 基态是能量最低即最稳定的状态.
激发态(excited states):