[理化生]第3章原子結構與周期表a(已修改)

　

【正文】 ? 浙江大學化學系 ? 張培敏 ? 第 3章 原子結構與元素周期律 宏觀化學動力學化學熱力學??? 微觀晶體結構分子結構原子結構?????第 3章 原子結構與元素周期律 第 3章 原子結構與元素周期律 ? 核外電子的運動狀態(tài) ? 核外電子的排布 ? 多電子原子結構與元素周期律 ? 元素基本性質的周期性變化 原子結構理論的發(fā)展簡史 ? 一、古代希臘的原子理論 認為原子是最小的、不可分割的物質粒子 ? 二、道爾頓 (J. Dolton) 的原子理論 19世紀初 將原子從哲學帶入化學研究中 ? 三、湯姆生 —―葡萄干面包式 ” 原子結構 ? 四、盧瑟福 ()的行星式原 子模型 19世紀末 ? 五、近代原子結構理論 量子論 第 3章 原子結構與元素周期律 核外電子的運動狀態(tài) ? 學習線索： ? 氫原子發(fā)射光譜（線狀光譜） ? →玻爾原子結構理論（電子能量量子化， 經(jīng)典電磁理論對微觀世界失效） ? →光子和實物粒子的“波粒二象性” 波動性 — 衍射、干涉、偏振 … 微粒性 — 能量、動量、光電效應、實物發(fā)射或吸收光 … ? → 測不準原理（經(jīng)典力學對微觀世界失效） ? →量子力學（描述微觀世界運動規(guī)律的新理論）對核外電子運動狀態(tài)的描述 — 薛定諤方程。 核外電子的運動狀態(tài) (續(xù) ) ? 一 、氫原子光譜 ? 連續(xù)光譜 (continuous spectrum) ? 線狀光譜 (原子光譜 )(line spectrum) ? 氫原子光譜（原子發(fā)射光譜） 連續(xù)光譜（自然界） 連續(xù)光譜 (實驗室） 電磁波連續(xù)光譜 氫原子光譜（原子發(fā)射光譜） 真空管中含少量 H2(g)，高壓放電， 發(fā)出紫外光和可見光 → 三棱鏡 → 不連續(xù)的線狀光譜 氫原子光譜（續(xù)） 一、氫原子光譜（原子發(fā)射光譜）（續(xù)） （一）氫原子光譜特點 1. 不連續(xù)的線狀光譜 2. 譜線頻率符合 ? = R （ ） 式中，頻率 ? (s1), Rydberg常數(shù) R = ?1015 s1 n n2 為正整數(shù)，且 n1 n2 n1 = 1 紫外光譜區(qū)（ Lyman 系）； n1 = 2 可見光譜區(qū)（ Balmer系）； n1 = 5 紅外光譜區(qū)（ Paschen、 Bracker、 Pfund系） 巴爾麥 ( J. Balmer)經(jīng) 驗公式 _ _ ? : 波數(shù) (波長的倒數(shù) ? = 1/? , cm1). n : 大于 2的正整數(shù) . RH： 也稱 Rydberg常數(shù) , RH= R / c RH = ?107 m1 )121(122 nRv H ??? ?一、氫原子光譜（續(xù)） ? 氫原子光譜 (續(xù) ) ? 光譜線能級 E光子 = E2 – E1 = h? = hc / ? . ? = R ? n1 = 2 可見光譜區(qū)（ Balmer系） : n2 = 3 (656 nm ), n2 = 4 (486 nm ), n2 = 5 (434 nm ), n2 = 6 (410 nm ). 氫原子光譜 3個系列躍遷 E光子 = E2 – E1 = h? = hc / ? 連續(xù) 光譜和原子發(fā)射光譜 (線狀 光譜 )比較 原子發(fā)射光譜 (線狀 光譜 ) 由上至下 : Hg Li Cd Sr Ca Na （二）經(jīng)典電磁理論不能解釋氫原子光譜 ? 經(jīng)典電磁理論： 電子繞核作高速圓周運動，發(fā)出 連續(xù) 電磁波 → 連續(xù) 光譜，電子能量 ↓ → 墜入原子核 → 原子湮滅。 ? 事實： 氫原子光譜是線狀（而不是連續(xù)光譜）； 原子沒有湮滅。 － 二、玻爾（ ）原子結構理論 1913年， 丹麥物理學家 。 根據(jù)： （ 1890）； 光子學說（ 1908）； 有核原子模型。 二、玻爾（ ）原子結構理論 (續(xù) ) （一）要點： 3個基本假設 軌道角動量 （ L） 量子化 （而 不是連續(xù)變化 ）： L = mvr = nh / 2? (n = 1, 2, 3, 4 …) () Planck常數(shù) h = ?1034 J?s 符合 這種 量子條件 的 “軌道”（ Orbit） 稱為 “穩(wěn)定軌道”。 電子 在 穩(wěn)定軌道運動 時，既 不吸收， 也 不幅射光子。 （一）要點： 3個基本假設（續(xù)） 2. 在一定軌道上運動的 電子的能量也是量子化 的： E = (Z2 / n2) eV （ ） （只適用于 單電子原子或離子 : H, He, Li2+, Be3+ …) 或 : E = (Z2 / n2) 1018 （ ） n = 1, 2, 3, 4 …。 Z — 核電荷數(shù)（ = 質子數(shù)） （一）要點： 3個基本假設（續(xù)） ? 原子在正常或穩(wěn)定狀態(tài)時，電子盡可能處于 能量最低的狀態(tài) —基態(tài) （ ground state） 。 ? 對于 氫原子 ， 電子 在 n = 1的軌道上運動時能量最低 —基態(tài) ，其能量為： E1s = (Z2 / n2) eV = (12 / 12) eV = eV ? 相應的軌道半徑為： r = pm = a0（玻爾半徑 ) ? 能量坐標 ： 0 ∞