第09章原子结构和元素周期律精选PPT.ppt
《第09章原子结构和元素周期律精选PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第09章原子结构和元素周期律精选PPT.ppt(54页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第09章原子结构和元素周期律1第1页,此课件共54页哦9.1 微观粒子的特征微观粒子的特征一、一、原子的概念及其组成原子的概念及其组成 1801年,英国学者道尔顿,提出原子学说,认为年,英国学者道尔顿,提出原子学说,认为原子不可原子不可再分。再分。1897年年,英国学者汤姆森,发现了带负电荷的电子英国学者汤姆森,发现了带负电荷的电子,打破打破了了“原子不可再分原子不可再分”的概念。的概念。2第2页,此课件共54页哦1911年年 英国人英国人 卢瑟福(卢瑟福(Rutherford)进行进行粒子粒子散射实验,提出了原子的散射实验,提出了原子的“行星模型行星模型”3第3页,此课件共54页哦 原子由原
2、子核(原子由原子核(质子和中子质子和中子)和绕核作高速运动的电和绕核作高速运动的电子组成。原子核好比太阳,电子好比绕太阳运动的行星,子组成。原子核好比太阳,电子好比绕太阳运动的行星,电子绕核高速运动电子绕核高速运动。4第4页,此课件共54页哦原子的组成原子的组成原子原子质子质子中子中子电子电子原子核原子核带负电荷带负电荷带正电荷带正电荷不带电荷不带电荷5第5页,此课件共54页哦二、二、氢原子光谱和玻尔理论氢原子光谱和玻尔理论 光谱光谱:复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后,复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后,被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的被色散开的单色光按波长(或频
3、率)大小而依次排列的图案图案。光源光源光谱的产生光谱的产生6第6页,此课件共54页哦白光的连续光谱:白光的连续光谱:包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱 氢原子的线状光谱氢原子的线状光谱可见光区有四条谱线。可见光区有四条谱线。7第7页,此课件共54页哦1.1.绕核运动的电子应不停地连续辐射绕核运动的电子应不停地连续辐射,得到连续得到连续光谱光谱,但实际得到的是不连续光谱。但实际得到的是不连续光谱。无法解释:无法解释:2.2.电子在运动中辐射能量不断减少电子在运动中辐射能量不断减少,电子运动的轨电子运动的轨道半径也将不断减少,最终,电子坠入核内
4、,原子道半径也将不断减少,最终,电子坠入核内,原子毁灭。毁灭。8第8页,此课件共54页哦玻尔理论(玻尔理论(Bohr 的氢原子模型的氢原子模型)1、定定态态假假设设:电电子子绕绕原原子子核核做做圆圆形形轨轨道道运运动动。在在一一定定轨轨道道上上运运动动的的电电子子具具有有一一定定的的能能量量,称称为为定定态态。在定态下运动的电子不吸收也不放出能量。在定态下运动的电子不吸收也不放出能量。能能量量最最低低的的定定态态,称称为为基基态态。其其余余能能量量较较高高的的定态,称为定态,称为激发态。激发态。9第9页,此课件共54页哦2、量量子子化化假假设设:原原子子的的各各种种可可能能存存在在的的定定态态
5、所所具具有有的的能能量量是是不不连连续续的的分分立立值值(量量子子化化)。具具有有不不连续能量值的定态,叫做连续能量值的定态,叫做能级。能级。10第10页,此课件共54页哦3、跃跃迁迁假假设设:当当电电子子在在不不同同轨轨道道之之间间跃跃迁迁时时,原原子子才才会会吸吸收收或或放放出出能能量量。电电子子从从较较高高能能级级的的轨轨道道跃跃迁迁到到较较低低能能级级的的轨轨道道时时,原原子子以以光光的的形形式式放放出出能能量量来来,此此光光子子的的频频率率决决定定于于电电子子跃跃迁迁前前后后两两个轨道的能级差。个轨道的能级差。E=hn n=E2 E111第11页,此课件共54页哦玻尔理论成功之处与缺
6、陷玻尔理论成功之处与缺陷成功之处:成功之处:解释了原子稳定存在事实、氢原子线状解释了原子稳定存在事实、氢原子线状光谱现象;提出了光谱现象;提出了原子轨道能级概念原子轨道能级概念;提出了核;提出了核外电子运动具有量子化特点的观点。外电子运动具有量子化特点的观点。原因:原因:微观粒子运动不同于宏观物体运动,经典力微观粒子运动不同于宏观物体运动,经典力学理论不适用于描述微观粒子运动规律。学理论不适用于描述微观粒子运动规律。缺陷:缺陷:不能解释氢原子的精密谱线;不能解释多不能解释氢原子的精密谱线;不能解释多电子原子的光谱。电子原子的光谱。12第12页,此课件共54页哦三、微观粒子的波粒二象性三、微观粒
7、子的波粒二象性 德德布布罗罗意意假假说说:不不仅仅光光有有波波粒粒二二象象性性,而而且且一一切切运运动动的的微微观观粒粒子子,包包括括电电子子、质质子子和和中中子子都都有有波波粒二重属性:粒二重属性:德布罗意关系式德布罗意关系式 13第13页,此课件共54页哦 19271927年美国物理学家戴维逊年美国物理学家戴维逊(Davisson)(Davisson)和革末和革末(Germer)(Germer)用电子束代替用电子束代替x x射线在晶体光栅射线在晶体光栅(薄层镍薄层镍)上上进行进行电子衍射实验电子衍射实验,得到了与,得到了与x x射线相似的衍射图。射线相似的衍射图。德布罗意的假设三年后被实验
8、证实德布罗意的假设三年后被实验证实14第14页,此课件共54页哦电子衍射现象不是电子间相互影响的结果,而是许多相互电子衍射现象不是电子间相互影响的结果,而是许多相互独立的在完全相同情况下的独立的在完全相同情况下的电子运动的统计结果电子运动的统计结果,或者,或者说是说是一个电子在多次相同实验中的统计结果一个电子在多次相同实验中的统计结果。波的衍。波的衍射强度大的地方就是电子出现机会(射强度大的地方就是电子出现机会(概概率率)大的地方;波)大的地方;波的衍射强度小的地方,就是电子出现机会小的地方。电的衍射强度小的地方,就是电子出现机会小的地方。电子及其它微观粒子的运动,服从统计规律。因此,物质子及
9、其它微观粒子的运动,服从统计规律。因此,物质波又叫波又叫概概率波率波。电子衍射图形成过程电子衍射图形成过程 电子衍射图产生的原因分析电子衍射图产生的原因分析 15第15页,此课件共54页哦测不准原理测不准原理(不确定原理)(不确定原理)1927年年,德国物理学家海森堡(德国物理学家海森堡(Heisenberg)提出,)提出,微观粒子无法同时准确测定它的位置和动量。它微观粒子无法同时准确测定它的位置和动量。它的位置测得越准的位置测得越准,,其动量就测得约不准,反之亦然。,其动量就测得约不准,反之亦然。关系式为:关系式为:x 为为x方向坐标的测不准准量方向坐标的测不准准量(误差误差);p为为x方向
10、的方向的动量测不准量。动量测不准量。核外电子运动的统计性核外电子运动的统计性16第16页,此课件共54页哦无法确定单个电子在核外的运动轨迹,即无法确定单个电子在核外的运动轨迹,即电子不电子不可能绕核做传统意义上的固定轨道运动。可能绕核做传统意义上的固定轨道运动。根据海森堡不确定关系得出电子速度的不准量根据海森堡不确定关系得出电子速度的不准量 假设假设 x=10-11 m17第17页,此课件共54页哦9.2 核外电子运动状态的描述核外电子运动状态的描述一、波函数和原子轨道一、波函数和原子轨道物质波的波动方程物质波的波动方程-薛定谔方程薛定谔方程m 是电子的质量;是电子的质量;x,y,z 是电子在
11、空间的坐标是电子在空间的坐标;E 是电子的总能量是电子的总能量;V是体系的势能是体系的势能,h为普朗克常数为普朗克常数。是薛定谔方程的解。是薛定谔方程的解。18第18页,此课件共54页哦1.1.解薛定谔方程,可得到一系列波函数解薛定谔方程,可得到一系列波函数(x,y,z)和其对和其对应的能量应的能量E值。值。注意注意“轨道轨道”已不是传统意义上的已不是传统意义上的“轨道轨道”。2代表电代表电子在空间某处单位体积内出现的概率大小子在空间某处单位体积内出现的概率大小(概率密度概率密度)。3.波函数的空间图象称为波函数的空间图象称为原子轨道原子轨道,可粗略地认为是电,可粗略地认为是电子可能出现的区域
12、。子可能出现的区域。2.每一个特定的波函数每一个特定的波函数对应于原子中电子的一种运动对应于原子中电子的一种运动状态,状态,波函数波函数是描述核外电子运动状态的数学函数。是描述核外电子运动状态的数学函数。薛定谔方程的意义薛定谔方程的意义19第19页,此课件共54页哦空间坐标空间坐标(x x,y y,z z)和球坐标和球坐标(r r,)的转换的转换20第20页,此课件共54页哦 为为得得到到薛薛定定谔谔方方程程合合理理的的解解,必必须须引引入入四四个个取取值值一一定定的的参参数数n、m、l、ms,量量子子力力学学将将这这些些特特定定的的参参数数称称为为量量子子数数,这这四四个个量量子子数数的的取
13、取值值和和组组合合方方式式一一定定,波波函函数数才才能能一一定定。n、m、l、ms 是薛定谔方程有合理解的必要条件。是薛定谔方程有合理解的必要条件。二、量子数及其物理意义二、量子数及其物理意义 21第21页,此课件共54页哦 决定电子在核外空间出现概率最大的区域离核的远决定电子在核外空间出现概率最大的区域离核的远近,是决定电子能量的主要因素。近,是决定电子能量的主要因素。符号:符号:n nn n 1 2 3 4 1 2 3 4 光谱学符号光谱学符号 K L M N K L M N 分别表示分别表示 一一 二二 三三 四四 电子层电子层 单电子原子能量完全由单电子原子能量完全由n n决定决定,n
14、 n 值越大值越大,电子的能量越高。电子的能量越高。四个量子数四个量子数 1、主量子数、主量子数n 22第22页,此课件共54页哦 2、轨道角动量量子数、轨道角动量量子数l(角量子数角量子数)物理意义:物理意义:l值决定轨道或电子云的值决定轨道或电子云的形状形状;在多电子原子中,角量子数是决定电子能量的次要因素。在多电子原子中,角量子数是决定电子能量的次要因素。n,n,l值相同的各轨道,能量相同,称为等价轨道或简并轨道。值相同的各轨道,能量相同,称为等价轨道或简并轨道。n1234l0010120123符号符号1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f可取的数值:可取的数值:0 n-1的整数的整数
15、(n个取值个取值)s电子云电子云 p电子云电子云 球形球形哑铃形哑铃形23第23页,此课件共54页哦3、磁量子数磁量子数m 可取的数值:可取的数值:0、1、2l等整数,磁量子数有等整数,磁量子数有(2l1)个取值,意味着该形状的轨道有个取值,意味着该形状的轨道有(2l1)个。个。s、p、d电子云在空间的分布电子云在空间的分布 P178P178 物理意义:物理意义:决定原子轨道在空间的取向。决定原子轨道在空间的取向。四叶花瓣形四叶花瓣形 24第24页,此课件共54页哦量子数与对应原子轨道的关系量子数与对应原子轨道的关系nlm轨道轨道nlm轨道轨道1001s3113px2002s31-13py21
16、02pz3203dz22112px3213dxz21-12py32-13dyz3003s3223dx2-y23103pz32-23dxy25第25页,此课件共54页哦主主量量子子数数角角量量子子数数亚亚层层符符号号磁量子数磁量子数轨道轨道空间空间取向取向数数每层每层中轨中轨道数道数n n2 2101s0112012s2p0-1、0、+113430123s3p3d0-1、0、+1-2、-1、0、+1、+21359每层中原子轨道数每层中原子轨道数26第26页,此课件共54页哦4、自旋量子数自旋量子数ms 可取的数值:可取的数值:+1/2、-1/2。常用常用、符号符号表示电子自旋的两种取向。表示电子
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 09 原子结构 元素周期律 精选 PPT
限制150内