内蒙古大学：《无机化学》课程教学资源（PPT课件）第五章 原子结构

第五章原子结构 核外电子的运动状态 核外电子的排布和元素周期律 元素基本性质的周期性

第五章 原子结构 核外电子的运动状态 核外电子的排布和元素周期律 元素基本性质的周期性

物质性质。物质结构口分子结构口原子结构 世上成千上万种物质,其性质各不相同,主要是 由于物质内部结构不同所至,因此我们要想研究物 质的各种不同的性质,就必须首先要搞清楚物质的 结构。 物质是由分子组成,分子是由原子组成,原子 是由原子核和核外电子组成,原子核在化学变化中 不发生变化,而核外的电子发生变化,因此要想搞 清楚物质结构,必须首先了解分子和原子结构,要 想搞清楚原子结构必须搞清楚原子核外的电子排布, 为此本章将重点从以上几个方面来讨论

物质性质 物质结构 分子结构 原子结构 世上成千上万种物质，其性质各不相同，主要是 由于物质内部结构不同所至，因此我们要想研究物 质的各种不同的性质，就必须首先要搞清楚物质的 结构。 物质是由分子组成，分子是由原子组成，原子 是由原子核和核外电子组成，原子核在化学变化中 不发生变化，而核外的电子发生变化，因此要想搞 清楚物质结构，必须首先了解分子和原子结构，要 想搞清楚原子结构必须搞清楚原子核外的电子排布， 为此本章将重点从以上几个方面来讨论

§5-1核外电子的运动状态 人们对原子核外电子的运动状态的了解和认识 是从氢原子光谱开始的。 1氢原子光谱: 106 10 →8 10 12 14 无 电 波 波 微波 辐 线 3×10 3×10103×10123×10 1a16 3 3×10 3×102 3×1022 见光连续光谱 橙 黄绿 青蓝 紫 6×10 7×10

§5-1 核外电子的运动状态 人们对原子核外电子的运动状态的了解和认识 是从氢原子光谱开始的。 1.氢原子光谱 ： 可 见 光 连 续 光 谱

检测屏 样品 氢原子光谱 5000 6000 7000 氢原子光谱特征:①不连续的线状的 ②有规律

氢 原 子 光 谱 氢原子光谱特征:①不连续的,线状的. ②有规律

1931年,瑞典物理学家里德堡( Rydberg)找出了 可见光区谱线间的规律-经验公式 V=3289×10°( S 1=3,4,5,6 v=3.289×1015( n,> V为频率,3.289X10151里德堡常数

1 2 2 15 )s 1 2 1 3.289 10 ( − =  − n v -1 2 2 2 1 15 )s 1 1 3.289 10 ( n n v =  − n= 3,4,5,6 n2  n1 1931年，瑞典物理学家里德堡（Rydberg),找出了 可见光区谱线间的规律-----经验公式。 ٧为频率，3.289X1015s -1里德堡常数

19世纪末,当人们想从理论上揭示原子光谱 的现象时,发现经典的电磁理论及有核原子模型与 原子光谱实验结果发生了尖锐的矛盾。 经典电磁理论:饶核高速运动的电子不断以电 磁波的形式发出能量。 电子会很快 示的原子是不稳 道紧子核上,所以原子模型所表 电子自身能量逐渐减少,旋转频率也要逐渐改 变,因此原子的发射光谱也应是连续的。 以上两点均与事实不符,这些矛盾经典理论无 法解释。1913年,丹麦物理学家波尔(Bohr)引 Planck的量子论和爱因斯坦的光子学说,提出了 Bohr原子结构理论

19世纪末，当人们想从理论上揭示原子光谱 的现象时，发现经典的电磁理论及有核原子模型与 原子光谱实验结果发生了尖锐的矛盾。 经典电磁理论：饶核高速运动的电子不断以电 磁波的形式发射出能量。 电子会很快落在原子核上，所以原子模型所表 示的原子是不稳定体系。 电子自身能量逐渐减少，旋转频率也要逐渐改 变，因此原子的发射光谱也应是连续的。 以上两点均与事实不符，这些矛盾经典理论无 法解释。1913年,丹麦物理学家波尔（Bohr)引用 Planck 的量子论和爱因斯坦的光子学说，提出了 Bohr原子结构理论

Planck的量子论 物质的能量是不连续的,量子化的,能量 以光的形式传播时,其能量的最小单位: E=hv E:轨道的能量 v:光的频率 h: Planck常数=6626X1034.Js 物质吸收或发射能量只能是E=hv的整数倍。 就像电量的最小单位是一个电子电量一样

Planck 的量子论 物质的能量是不连续的，量子化的，能量 以光的形式传播时，其能量的最小单位： E=hⅴ E: 轨道的能量 ν ：光的频率 h: Planck常数=6.626X10-34 ．J.s 物质吸收或发射能量只能是E=hⅴ的整数倍。 就像电量的最小单位是一个电子电量一样

2波尔理论 (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)离核最近的轨道能量最低,为基态。离核越远能 量越高---激发态。原子从外界吸收能量可从基态跃 入到激发态。 (3)从激发态回到基态释放光能 hv= E-E E:轨道的能量 E v:光的频率 h: Planck常数 =6626X10-34.J,s

２波尔理论 (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)离核最近的轨道能量最低，为基态。离核越远能 量越高------激发态。原子从外界吸收能量可从基态跃 入到激发态。 (3)从激发态回到基态释放光能 h E E h E E 2 1 2 1 − = = −   E: 轨道的能量 ν：光的频率 h: Planck常数 =6.626X10-34．J.s

吸收能量, 跃迁 电子在这些定态轨道上 运动时,既不吸收能量 又不放出能量。 最高能量 轨道 放出能量, 回到基态

最高能量 轨道 电子在这些定态轨道上 运动时，既不吸收能量 又不放出能量。 吸收能量， 跃迁。 放出能量， 回到基态

波尔理论成功地揭示了氢原子光谱产生的原因 和规律。 根据波尔理论: 通常情况下: 氢原子的电子在特定的轨道上运动,不会放 出能量。所以通常情况下,氢原子不会发光,也 不会发生自发毁灭现象。 当氢原子受到激发时电子获得能量从基态跃 迁到激发态。处于激发态的电子及不稳定,回到 低能量的轨道,并以光子的形式放出能量。光子 频率大小取决于两个轨道能量差 hv=△E=E2-E1 由于轨道能量量子化,所以放 出的能量是不连续的

❖ 波尔理论成功地揭示了氢原子光谱产生的原因 和规律。 根据波尔理论： 通常情况下： 氢原子的电子在特定的轨道上运动，不会放 出能量。所以通常情况下，氢原子不会发光，也 不会发生自发毁灭现象。 当氢原子受到激发时电子获得能量从基态跃 迁到激发态。处于激发态的电子及不稳定，回到 低能量的轨道，并以光子的形式放出能量。光子 频率大小取决于两个轨道能量差。 h = E = E2 − E1 由于轨道能量量子化，所以放 出的能量是不连续的