《无机化学》课程教学资源（课件讲稿）第一章 原子结构 1.4 氢原子光谱

光果福串9第1章原子结构3福序言、光您1原子结构的历史回顾2原子的基本结构器#物纯烫烫您一、氢原子光谱与Bohr模型D1氢原子光谱及Balmer实验定律2Bohr模型及其局限性3微观粒子的运动规律福1波粒二象性2波函数和电子云3四个量子数然光三、波函数和电子云的空间图象P1电子云径向分布图果2波函数角度分布图

第1章 原子结构 序言、 1原子结构的历史回顾 2原子的基本结构 一、氢原子光谱与Bohr模型 1 氢原子光谱及Balmer实验定律 2 Bohr 模型及其局限性 二、微观粒子的运动规律 1 波粒二象性 2 波函数和电子云 3 四个量子数 三、波函数和电子云的空间图象 1 电子云径向分布图 2 波函数角度分布图

原子的概念及原子论古希腊德谟克利特（Democritus，公元前460一前370）提出的原子学说世界万物都是由微小的、不可再分割的微粒原子组成。原子永恒存在，永不毁灭。无限多的原子在虚空中不断运动，并相互猛烈碰撞，于是发生旋转而形成天地间各种物质，产生各种自然现象。原子和虚空构成了整个范范宇宙。古代朴素的原子学说实际上只不过是一种哲学思辨，并无科学实验依据。1803年，道尔顿提出了原子学说：元素是由非常微小的、看不见的、不可再分割的原子组成：原子既不能创造，不能毁灭，也不能转变，所以在一切化学反应中都保持自己原有的性质：同一种元素的原子其形状、质量及各种性质都相同，不同元素的原子的形状、质量及各种性质则不相同，原子的质量（而不是形状）是元素最基本的特征不同元素的原子以简单的数目比例相结合，形成化合物。化合物的原子称为复杂原子，它的质量等于其组合原子质量的和。1807年道尔顿发表【化学哲学新体系]，全面阐述了化学原英国化学家道尔顿子论的思想。（1766-1844）

19世纪末的物理学三大发现1）X射线（1895，伦琴，N.C.Rontgen,1845-1923德国物理学家，又称伦琴射线）2）放射性（1896，贝克勒尔，H.Becquerel，1852-1908，法国物理学家）3）电子（1897，汤姆逊，J.J.Thoms0n，1856-1940英国物理学家）这些发现证明了原子具有复杂的结构，揭开了物理学革命乃至现代科学革命的序幕，继而创立了原子物理学、基本粒子物理学、量子力学、量子化学、核化学、同位素化学、放射化学等许多新学科，构成了整个现代自然科学的新的理论支柱

原子结构AtomicStructureNucleus·历史发展：根据科学实验不断创立、完~10-4A善模型的过程1-5A-·基本结构LocationParticleChargeMass(amu)+11.0ProtonNucleus01.0NucleusNeutron-1Electron0.00055Around nucleus关键问题：电子排布及其与化学性质之间的关系

原子结构 Atomic Structure Particle Location Charge Mass(amu) Proton Nucleus +1 1.0 Neutron Nucleus 0 1.0 Electron Around nucleus -1 0.00055 关键问题： 电子排布及其与化学性质之间的关系 • 历史发展:根据科学 实验不断创立、完 善模型的过程 • 基本结构

氢原子和3种基本粒子的性质质量电荷原子质量单位（amu）**SI制(kg)SI制(C)原子电荷单位*-1.6022x10-199.1096x10-31电子(e)-10.00055+1.6022x10-191.6726x10-27质子(p)+11.007301.6749x10-27中子(n)01.00871.673x10-27氢原子（H)电中性1.008原子电荷单位是以一个电子电荷量作为1个电荷单位原子质量单位（atomicmassunit，缩写为amu）是以12C-12.000000作为材准的相对质量

原子(Atom)电子和原子核：带正电原子核和电子，静电吸引。形成化学键时，电子运动发生改变，原子核不变。，核的结构：带正电质子和不带电中子。质子与中子强吸引作用与质子间静电排斥作用相对抗。Z增加排斥作用占主导。稳定存在的元素的数目有限。同位素：质子数相同中子数不同的原子。天然混合同位素组成元素，原子量有比例定。化学性质非常相似。放射性：不稳定的核因发射高能粒子而分解。Z>83(Bi)的元素都具有放射性。许多放射性同位素应用于生化研究及医学诊断

原子(Atom) • 电子和原子核：带正电原子核和电子，静电吸引。 形成化学键时，电子运动发生改变，原子核不变。 • 核的结构：带正电质子和不带电中子。质子与中子 强吸引作用与质子间静电排斥作用相对抗。 Z增加， 排斥作用占主导。稳定存在的元素的数目有限。 • 同位素：质子数相同中子数不同的原子。天然混合 同位素组成元素，原子量有比例定。化学性质非常 相似。 • 放射性：不稳定的核因发射高能粒子而分解。Z > 83 (Bi)的元素都具有放射性。许多放射性同位素应 用于生化研究及医学诊断

Si(111）表面的7x7重构利用扫描隧道显微镜获得的第一张实空间内的原子图像（左）（1983,Binnig&Rohrer，86年获诺贝尔物理学奖）一Si(111）表面的7×7重构

G.Binnig和H.Rohrer及其发明的第一台STM（1981IBMZirich）大约2个世纪以来，原子与分子是理论科学家的天堂中的实在，它们是“任何人始终无法看到的”（Robinson，1984）。STM的发明使科学家得以直接看到单个原子及分子的电子结构

氙原子在镍（110）表面铜（111）表面上的铁原子围栏排成的最小IBM商标原子铂表面上一氧化碳分搬走原子写“中国”铁原子在铜（111）表子排成的“纳米人”面排成的汉字

一、氢原子光谱与Bohr理论1.光和电磁辐射10-1010-210410-610-810-1210-14A/m101干无线电波1一红外辐射1字宙射线1紫外辐射X射线Y可见TV射线微波波光3×10203×10223×10103×10163×1018Vis-!3×10123×10143×108A/nn600500100700紫红黄绿青蓝橙7×10145×1014Vis-t6×1014

1.光和电磁辐射 一、氢原子光谱与Bohr理论 红 橙 黄 绿 青蓝 紫