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课件网) 第1章 原子结构和元素周期系 1.1 氢原子结构 1.2 多电子原子结构 1.3 元素性质的周期性 本章主要内容 化学变化的实质： 电子的运动状态和排布发生了改变 物质 分子 原子 原子核（正电） 电子（负电） 电子按一定的规律排布在原子核的周围 1.1.1 氢原子光谱和玻尔原子模型 氢原子光谱是一种最简单的原子光谱 氢原子光谱实验示意图 1.1 氢原子结构 屏幕上可见光区： 是线状的 线状光谱 Hδ(紫色) Hα(红色) Hβ(绿色) Hγ(蓝色) 谱线 不连续光谱 是不连续的 1913年玻尔(Bohr) 提出了玻尔原子模型 能量较高的定态———激发态 (1)电子只能在确定半径和能量的轨道上运动，且不辐射能量， 这种状态称为定态 能量最低的定态———基态 这些不连续能量的定态 能级 这些不连续能量的定态 Bohr(丹麦物理学家) 玻尔原子模型的要点： (2)电子在各种可能量子化轨道上所具有的能量： n — 量子数， 1、2、3……n 正整数 电子所在的轨道和能级 n →大， 轨道离核越远， 能量越高。 电子完全脱离原子核电场的引力， n = ∞ 时， 能量为零。 (3)电子从较高的能级跃迁到较低的能级时，原 子以光子的形式放出能量。 类氢离子也有此性质 He+、Li2+ v为发射光的频率 E2为高能级的能量 E1为低能级的能量 h为普朗克常数（6.626×10-34 J·s） E = E2 - E1= h v 1.1.2 微观粒子运动的特殊性 1. 微观粒子的波粒二象性 1924年，德布罗依提出假设： 电子等微观粒子具有波、粒二象性 de Broglie 关系式 微观粒子波长符合下式： 波动性(λ) 和粒子性 (p)通过h定量联系起来 德布罗依 电子衍射示意图 λ(实验) =λ(假设) 说明电子运动的确具有波动性 波粒二象性是微观粒子运动的特征 说明电子的运动与宏观物体的运动不同 1927年戴维逊和革末的电子衍射实验证实了德布罗意的假设 戴维逊和革末 2．测不准原理 数学表示式： 海森堡 公式的含义： 微观粒子在某一方向位置 的不准量和此方向上动量 的不准量的乘积必须大于 等于h / 2π 不能同时准确地测定微观粒 子运动的速度和空间位置 说明： 1.1.3 核外电子运动状态的描述 薛定谔方程的物理意义： 对于一个质量为m，在V 的势能场中运动的微观粒 子(如电子)，其定态时的运动可用波函数 来描述。 1. 薛定谔方程 薛定谔 ：波函数 E ：能量 V：势能 m：质量 h ：planck常数 x，y，z：三维空间坐标 2．描述电子运动状态的三种方法 1）波函数和原子轨道 是描述核外电子运动状态的数学表示式 波函数的空间图象———原子轨道 原子轨道的数学表示式———波函数 原子轨道 波函数 同意词 （ x，y，z的函数） 真实反映微观粒子的运动状态 薛定谔方程 是量子力学的基本方程 是一个二阶偏微分方程 一个方程 两个未知变量 无穷多组解 满足n、l、m取值规律的解 合理解 量子数 量子力学用来描述核外电子运动 状态的一些数字 体现微观粒子 粒子性特征值 (m，E，V ) 有机地融合 波动性特征值 （ ） （ 、E） 解薛定谔方程 z θ x y p · z x y P′ r O 转换 换算关系： 径向分布函数（R (r)）： n、l、m是解薛定谔方程过程中很自然地引入的参数 角度分布函数（ Y( , ) ）： 将 分成两部分： = R(r)·Y( , ) (r, , ) 表示θ、 一定时， 随 r 变化的关系，由n和l 决定。 表示r 一定时，波函数 随θ、 变化的关系, 由l 和m 决定。 (1)总能量 (2)波函数 角度部分： 径向部分： n = 1， l = 0， m = 0 1s态： = R(r)·Y( , ) (r, , ) 2s态： n=2, l=0, m=0 2p态： 2,1,±1 n =2 , l =1 , m = +1,0,-1 2,1,0 2pz 2px 2py n,l,m 轨道 (r, θ, φ) R(r) Y(θ, φ) 2）量子数 (1) 主量子数n 决定原子中电子能量的一个主要因素 电子 平均距离 核 （电子层数） n的取值： ... ...
