[理化生]第3章原子結構與周期表a(更新版)

　　

【正文】 ? 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 ? 學習線索： ? 氫原子發射光譜（線狀光譜） ? →玻爾原子結構理論（電子能量量子化， 經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、實物發射或吸收光 … ? → 測不準原理（經典力學對微觀世界失效） ? →量子力學（描述微觀世界運動規律的新理論）對核外電子運動狀態的描述 — 薛定諤方程。 （一）要點： 3個基本假設（續） 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 …。他說： “ 整個世紀以來，在 光學 上，比起 波動 的研究方法，是過分忽略了 粒子 的研究方法；在 實物理論 上，是否發生了 相反的錯誤 呢？ 我們是不是 把 粒子 圖象想得太多， 而過分地 忽略了波 的圖象？ ” 他提出： 電子、質子、中子、原子、分子、離子 等 實物粒子 的波長 ? = h / p = h / mv （ ） 3年之后，（ 1927年）， （戴維遜）和（革末）的 電子衍射實驗 證實了 電子運動 的 波動性 ——電子衍射圖 是 電子“波”互相干涉 的結果，證實了de Broglie的預言。 四、量子力學對核外電子運動狀態的描述 ? （一） 薛定諤方程 （ Schr246。 n↑,則平 均距離 ↑。 ? 2. 決定電子運動 軌道角動量 在 外磁場方向上 的 分量 的大小： Mz = ml h /2? s軌道 p軌道 d軌道 +x yzx yz+x yz +x yz+原子軌道的角度分布圖 2. 四個量子數 n、 l、 ml和 ms的意義 (續 ) (4)自旋量子數 ms (spin quantum number) ms = ?1/2, 表示同一軌道 (?n, l, m（ r, ?, ?） )中電子的二種自旋狀態 。 45 176。 ?c os 1 23 22 21 0 21? 22? 23? 1 ? 1 o,Y 1 0 4 4 4 6 2 3 8 9 ? 0 ? 波函數（原子軌道）的 角度分布圖 (剖面圖 ) p 原子 軌道角度分布圖 d 原子軌道角度分布圖 （二）波函數圖形（續） 1. 波函數（原子軌道）的 角度分布圖 ? （ 2） 意義 ：表示 波函數角度部分 隨 ?, ?的變化，與 r無關。考慮一個離核距離為 r，厚度為 dr的薄球殼，球面面積 s為 4?r2，球殼的體積為 4?r2?dr，電子在球殼內出現的概率 dp= |?|2?d? =|?|2?4?r2?dr = R2(r)?4?r2?dr 令 D(r)=R2(r)?4?r2， D(r)稱徑向分布函數。鉆穿效應大?。?ns np nd nf 氫原子電子云徑向分布示意圖 D(r) 3d D(r) 3p 2p r r D(r) 3s 2s 1s 主量子數 n越大，電子離核平均距離越遠；主量子數 n相同，電子離核平均距離相近。 例題： ? 計算基態氫原子的電離能為多少？ I = ?E = h? = ?10?34 J?s??1015s?1(1/12 ?1/?) =?10?18J 或 En = (Z2 / n2) ? eV ? ?1019 2．下列各組量子數哪些是不合理的？為什么？ n l m (1) 2 1 0 (2) 2 2 ?1 (3) 2 3 +2 解： (1)合理； (2) l取值不合理，應小于 n； (3) l、 m取值不合理， l應小于 n， m取值為 0, ?1, ?2,? ? l； ? 3．用合理的量子數表示： ? (1)3d能級； (2)4s1電子 ? (3)3p電子 (4)5f電子 解： (1)3d能級： n=3， l=2，為 E3,2 ； (2)4s1電子： n=4， l=0， m = 0； si = +1/2(或 ?1 /2) (3) 3p電子 n = 3， l = 1， m 可取 +1， 0或 ?1， si 取 +1/2或 ?1 /2； (4) 5f電子 n = 5， l = 3， m 可取 ?3，?2， ?1， 0， si 取 +1/2或 ?1 /2；