《无机化学》课程PPT教学课件（E）第6章 原子结构与元素周期性

物质结构 X 第六章物质结构与元素周期性 §6-1氢原子光谱 §6-2原子的量子力学模型 §6-3原子核外电子结构 §6-4元素性质的周期性变化

§ 6-1 氢原子光谱 § 6-2 原子的量子力学模型 §6-3 原子核外电子结构 §6-4 元素性质的周期性变化 第六章 物质结构与元素周期性

物质结构 ☒ 本章重点 原子轨道及四个量子数 核外电子排布及电子排布能级图 元素性质的周期性变化， 如有效核电荷、原子半径、电离能、 电子亲和能、电负性、氧化数、金属/非金属性

原子轨道及四个量子数 核外电子排布及电子排布能级图 元素性质的周期性变化， 如有效核电荷、原子半径、电离能、 电子亲和能、电负性、氧化数、金属/非金属性 本章重点

物质结构 ☒ §4-1氢原子光谱和玻尔理论 一原子猪构理论的发展简史 ·从道尔顿到门捷列夫，化学家都相信“原子不可分”的观点，认为原子时 化学大厦的基石。 19世纪末，X射线、放射性和电子的发现打破了原子不可分的观点。 1895年，德国物理学家伦琴做阴极射线实验室发现了X射线。 1896年法国物理学家贝克勒尔研究硫酸双氧铀钾时发现了“贝克勒尔现 象”，即放射性。 ·1897年，汤姆生发现了电子，并于1904年提出“葡萄干蛋糕”型原子结构 模型 1905年，爱因斯坦提出了光子学说-光电子效应 1911年，卢瑟福提出了原子核壳层结构模型 1913年，波尔将量子化概念引入卢瑟福模型，提出波尔模型 1926年，薛定谔提出了量子力学模型

§ 4-1 氢原子光谱和玻尔理论 一 原子结构理论的发展简史 •从道尔顿到门捷列夫，化学家都相信“原子不可分”的观点，认为原子时 化学大厦的基石。 •19世纪末，X射线、放射性和电子的发现打破了原子不可分的观点。 •1895年，德国物理学家伦琴做阴极射线实验室发现了X射线。 •1896年法国物理学家贝克勒尔研究硫酸双氧铀钾时发现了“贝克勒尔现 象”，即放射性。 •1897年，汤姆生发现了电子，并于1904年提出“葡萄干蛋糕”型原子结构 模型 •1905年，爱因斯坦提出了光子学说-光电子效应 •1911年，卢瑟福提出了原子核壳层结构模型 •1913年，波尔将量子化概念引入卢瑟福模型，提出波尔模型 •1926年，薛定谔提出了量子力学模型

物质结构 ☒ 之 核外电子 的运动状态 1、氢原子光谱 1911年卢瑟福在a粒子 散射实验基础上提 出原子的核壳模型 正确解释了原子的 组成问题，但对于 核外电子的分布规 律和运动状态，以 及近代原子结构理 论的研究和确立都 是从氢原子光谱实 验开始的。 氢原子光谱在可见区有5 条明显的谱线：红、 月 、 蓝、紫、紫色， 别对应 Ha,HB,Hy,Hs,He

二 核外电子 的运动状态 1 、氢原子光谱 1911年卢瑟福在α粒子 散射实验基础上提 出原子的核壳模型， 正确解释了原子的 组成问题，但对于 核外电子的分布规 律和运动状态，以 及近代原子结构理 论的研究和确立都 是从氢原子光谱实 验开始的。 氢原子光谱在可见区有5 条明显的谱线：红、 青、蓝、紫、紫色， 分别对应 Hα,Hβ,Hγ,Hδ,Hε

物质结构 ☒ 不同物质的线状光谱 Figure 7.6 Continuous Spectrum "e6 ible Spectrum Bright-line Spectra Strontium (Sr) Barium (Ba) Zinc (Zn) Hydrogen(H) Helium (He) Argon (Ar)

不同物质的线状光谱

物质结构 2、玻尔(Bohr)理论 1913年，丹麦年轻物理学家波尔在卢瑟 福原子模型基础上，结合普朗克和爱因 斯坦的思想，冲破就观念的束缚，提出 了氢原子结构的波尔理论，其要点如下： Bohr ()、在原子中电子不能沿着任意轨道绕 核旋转，只能在那些符合一定条件的轨 道上旋转，而且在此轨道上旋转时，不 吸收或放出能量，处于稳定态（基态）

2、玻尔(Bohr)理论 1913年，丹麦年轻物理学家波尔在卢瑟 福原子模型基础上，结合普朗克和爱因 斯坦的思想，冲破就观念的束缚，提出 了氢原子结构的波尔理论，其要点如下： (1)、在原子中电子不能沿着任意轨道绕 核旋转，只能在那些符合一定条件的轨 道上旋转，而且在此轨道上旋转时，不 吸收或放出能量，处于稳定态（基态） Bohr

物质结构 ☒ (2)、电子在不同轨道上旋转时具有不同能量，电 子运动时所处的能量状态称为能级。 电子在不同轨道上运动时所具有的能量只能取某 些不连续的数值，即电子的能量是量子化的。氢 原子原子轨道半径和能量的关系： ro=ao n2 e2 2元me 1 En =一B 2r h2n2 n2 2元me4 B= =13.6eV=2.179×10-18j h2 n为量子数，只能取正整数。 当=1 r=52.9pm E=-2.179×1018j,原子处 于激发态，n=2, 4.时，原子处于激发态

(2)、电子在不同轨道上旋转时具有不同能量，电 子运动时所处的能量状态称为能级。 电子在不同轨道上运动时所具有的能量只能取某 些不连续的数值，即电子的能量是量子化的。氢 原子原子轨道半径和能量的关系： r0=a0 n 2 e 2 2 2me4 1 En = － = － = －B 2r h2n 2 n 2 2 2me4 B = = 13.6 eV=2.179×10-18j h 2 n为量子数，只能取正整数。 当 n=1 r=52.9pm E=-2.179 ×10-18j ，原子处 于激发态，n=2，3，4.时，原子处于激发态

物质结构 (3)、电子从一个定态跳到另一个定态， 才能有能量的吸收或放出。即： E2-E,=△E=hv=hc/λ h=6.626x10-34J·S 波尔理论成功揭示了氢光谱谱线的形成和 规律性，精确程度令人震惊，波尔因此获 得1922年诺贝尔物理学奖。 波尔理论在解释类氢离子(He*,Li2+, Be3+,B4+等)尚可，但对于多电子原子 光谱不能给出满意的解释

(3)、电子从一个定态跳到另一个定态， 才能有能量的吸收或放出。即： E2 -E1 =ΔE=hν= hc /  h=6.626x10-34J·S 波尔理论成功揭示了氢光谱谱线的形成和 规律性，精确程度令人震惊，波尔因此获 得1922年诺贝尔物理学奖。 波尔理论在解释类氢离子（He+ ，Li2+ ， Be3+ ，B4+等）尚可，但对于多电子原子 光谱不能给出满意的解释

物质结构 ☒ 波尔理论局限性： 液尔理论不是直接由实验方法确立的，而是在 假设的基础上进行数学处理。 痘用波尔理论成功解释了氢光谱的形成和视 律性。它不能说明多电子原子的光谱，也不能说 明氨原子光谱的精细转构。 其原因在于波尔理论是建立在疫典力学的基础 上，电子是散粒它不同于在固定轨道上运动的宏 观物体，它遵循与疫典力学不同的运动规律

波尔理论不是直接由实验方法确立的，而是在 假设的基础上进行数学处理。 应用波尔理论成功解释了氢光谱的形成和规 律性。它不能说明多电子原子的光谱，也不能说 明氢原子光谱的精细结构。 其原因在于波尔理论是建立在经典力学的基础 上，电子是微粒它不同于在固定轨道上运动的宏 观物体，它遵循与经典力学不同的运动规律。 波尔理论局限性：

物质结构 §4-2原子的量子力学摸型 一、微现离子的波粒二象性 1905年爱因斯坦在普朗克量子论的启发下，提出了光子 学说，结束了二百年来对光的波动性和粒子性的争论。 用下式表示光的波粒二象性： 对于光： P=mc=hv/c=h/入 E=mc=hv 对于微观粒子：元=h/P=hmu 1. 德布罗意波(de Broglie wave1924) 德布罗意，L.V 1924年，法国物理学家德布罗意在光的波粒二象性的启发 下，提出：一切实物微粒都具有波粒二象性。 入=hP=h/mu m为实物粒子的静止质量，v为实物粒子的速度，h为普朗 克常数，P为实物粒子的动量

一、微观离子的波粒二象性 1905年爱因斯坦在普朗克量子论的启发下，提出了光子 学说，结束了二百年来对光的波动性和粒子性的争论。 用下式表示光的波粒二象性： 对于光： P = mc = h / c = h /  对于微观粒子： = h / P = h /m 1. 德布罗意波( de Broglie wave 1924) 1924年，法国物理学家德布罗意在光的波粒二象性的启发 下，提出：一切实物微粒都具有波粒二象性。  = h /P = h / m m为实物粒子的静止质量，v为实物粒子的速度，h为普朗 克常数，P为实物粒子的动量。 E = mc = hv 2 § 4-2 原子的量子力学模型