原子结构和分子结构PPT课件
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原子的结构完整版PPT课件
工业领域应用
放射性同位素可用于材料 检测、无损探伤、辐射加 工等。
其他领域应用
放射性同位素还可用于科 学研究、环境保护、农业 生产等领域。
放射性同位素对环境影响及安全防护措施
对环境影响
放射性同位素衰变产生的射线会对环境和生物体造成危害，如污 染空气、水源和土壤等。
安全防护措施
为了保障人类和环境安全，需要采取一系列安全防护措施，如合 理选址、屏蔽防护、废物处理等。
放射性同位素概念及来源
放射性同位素定义
01
具有相同原子序数但质量数不同的同位素，能自发地放出射线
并转变为另一种元素。
放射性同位素来源
02
天然放射性元素和人工合成放射性元素。
放射性同位素衰变类型
03
α衰变、β衰变和γ衰变。
放射性同位素在医学、工业等领域应用
医学领域应用
放射性同位素可用于诊断 和治疗疾病，如放射性碘 治疗甲状腺疾病、PET扫 描等。
过渡元素位于周期表中间部分， 包括3~12列的元素。它们具有 多种氧化态和丰富的化学性质， 是构成众多合金和催化剂的重要
成分。
稀有气体元素
稀有气体元素位于周期表的最右 侧，它们具有稳定的8电子构型 （氦为2电子构型），化学性质 极不活泼，一般不易与其他物质
发生化学反应。
04
化学键与分子间作用 力
化学键类型及特点
分子间作用力影响物质的物理性质
分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点、密度、硬度等物理性质。一般来说，分子间作用力越强，物质的熔点 、沸点越高，密度越大，硬度也越大。例如，氢键的存在使得水的熔沸点异常高，范德华力则主要影响由分子构 成的物质的物理性质。
05
原子光谱与能级跃迁
原子结构和分子结构(精)
原子结构和分子结构原子是由质子、中子等组成的原子核与核外电子所构成的。
有与胆汁和化合物的化学性质主要决定与核外电子运动的状态，因此，在化学中研究原子结构主要在于解决核外电子运动的规律。
我们对于核外电子排布，只要掌握一般排布规律，按电子在核外各亚层中分布情况表示即按 ,5,7,6,5,4,6,5,4,5,4,4,3,3,2,2,114221014261026262622f s p d fs p d s p s p s p s s 例如：原子序数为18的Ar 的电子排布为6262233221p s p s s 。
又如：原子序数为24的Cr 的电子排布为51626223433221d s p s p s s 而不是42626223433221d s p s p s s 根据光谱实验得到的结果，可归纳为一个规律：等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的，也即下列电子结构是比较稳定的：半充满753f d p 或或; 全充满14106fd p 或或 全 空000f d p 或或 几种杂化轨道示意图：图一：sp 轨道杂化过程示意图(sp 过程.jpg)图二：sp 杂化轨道及2BeCl 分子的构型示意图(sp.jpg)图三：2sp 杂化轨道及3BF 分子的构型示意图图四：3sp 杂化轨道及4CH 分子的构型示意图分子间力（又称范德华力）是指除了原子间较强的作用力之外的在分子之间存在的一种较弱的相互作用力。
分子间力可分为色散力、诱导力和取向力三种。
一般来说，分子量越大，分子所含的电子数越多，分子间的色散力越大。
分子的极性强度越大，分子变形性大，分子间距离小，诱导力就大。
分子的极性越强，分子间的取向力越大。
在非极性分子之间只存在色散力；在极性分子和非极性分子间存在着色散力和诱导力；在极性分子之间，存在着色散力、诱导力和取向力。
对于类型相同的分子，其分子间力常随着分子量的增大而变大。
分子间力阅读阿，物质的熔点、沸点和硬度就越高。
2024版高一化学原子结构PPT课件图文
波函数性质
波函数具有一些基本性质，如连续性、有限性、单值性等。此外，波函数还需要满足归一化 条件，即粒子在全空间出现的概率总和为1。
2024/1/25
波函数与电子云模型关系
波函数与电子云模型密切相关。在原子或分子中，电子的波函数决定了电子云的形状和分布。 通过求解薛定谔方程可以得到电子的波函数，进而得到电子云的分布。
高一化学原子结构 PPT课件图文
2024/1/25
1
目录
CONTENTS
• 原子结构基本概念 • 原子核结构与性质 • 电子云模型与波函数理论 • 元素周期律与化学键合性质 • 实验室制备和检测技术 • 原子结构在生活和科技中应用
2024/1/25
2
01 原子结构基本概念
2024/1/25
3
原子定义与组成
放射性衰变遵循指数衰变规律， 即衰变速度与剩余原子核数量
成正比
放射性衰变产生的射线具有穿 透能力和电离能力，对人体和
环境有一定危害
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9
射线类型及其特点
01
02
03
04
α射线
由氦核组成，带正电荷，质量 大，电离能力强，穿透能力弱
2024/1/25
β射线
由电子组成，带负电荷，质量 小，电离能力较弱，穿透能力
周期表中共有18个纵列，其中8、9、 10三个纵列共同组成一个族，其余每 个纵列为一个族，共有16个族。
2024/1/25
周期表中共有7个横行，即7个周期， 每个周期中元素的性质具有相似性。
元素周期表反映了元素性质的周期性 变化，是学习和研究化学的重要工具。
6
02 原子核结构与性质
2024/1/25
《分子结构》课件
氯化铁等。
生物分子
如蛋白质、核酸、糖类 等，具有复杂的空间结
构和功能。
02
共价分子结构
共价键的形成与类型
共价键的形成
原子间通过共享电子来形成共价 键，这些共享电子对构成了分子 中的共价键。
共价键的类型
根据电子云的偏移程度，共价键 可以分为非极性键、极性键和配 位键等类型。
分子轨道理论
分子轨道理论的基本概念
距离无关。
氢键
定义
氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由一个氢原子与另一个原子的电负性较强的原子（ 如氧、氮等）之间的相互作用。
形成条件
氢键的形成需要满足一定的条件，即氢原子与电负性较强的原子之间的距离要适中，一般 在200pm左右。同时，还需要考虑分子的几何构型和电子云的分布等因素。
特点
氢键是一种较强的分子间作用力，其作用力大小仅次于化学键。氢键的形成会影响分子的 性质，如熔点、沸点、溶解度等。在生物体系中，氢键的形成对于维持生物大分子的结构 和功能具有重要意义。
05
分子的振动与转动
分子的振动
分子振动是指分子中的原子或分子的运动，这种运动可以以不同的方式 进行，包括伸缩振动和弯曲振动等。
伸缩振动是指原子或分子的键长发生变化，导致分子整体形状发生变化 。弯曲振动则是指原子或分子的键角发生变化，导致分子整体形状发生
变化。
分子的振动频率和能量与分子内部的结构有关，因此通过研究分子的振 动可以了解分子的内部结构和性质。
共价分子的对称性和稳定性
分子的对称性和稳定性与其几何形状密切相关，某些形状的分子具有更高的稳定 性。
共价分子的极性
共价分子的极性定义
共价分子的极性是指分子中正负电荷中心不重合的现象，这 种现象会导致分子具有电偶极矩。
生物分子
如蛋白质、核酸、糖类 等，具有复杂的空间结
构和功能。
02
共价分子结构
共价键的形成与类型
共价键的形成
原子间通过共享电子来形成共价 键，这些共享电子对构成了分子 中的共价键。
共价键的类型
根据电子云的偏移程度，共价键 可以分为非极性键、极性键和配 位键等类型。
分子轨道理论
分子轨道理论的基本概念
距离无关。
氢键
定义
氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由一个氢原子与另一个原子的电负性较强的原子（ 如氧、氮等）之间的相互作用。
形成条件
氢键的形成需要满足一定的条件，即氢原子与电负性较强的原子之间的距离要适中，一般 在200pm左右。同时，还需要考虑分子的几何构型和电子云的分布等因素。
特点
氢键是一种较强的分子间作用力，其作用力大小仅次于化学键。氢键的形成会影响分子的 性质，如熔点、沸点、溶解度等。在生物体系中，氢键的形成对于维持生物大分子的结构 和功能具有重要意义。
05
分子的振动与转动
分子的振动
分子振动是指分子中的原子或分子的运动，这种运动可以以不同的方式 进行，包括伸缩振动和弯曲振动等。
伸缩振动是指原子或分子的键长发生变化，导致分子整体形状发生变化 。弯曲振动则是指原子或分子的键角发生变化，导致分子整体形状发生
变化。
分子的振动频率和能量与分子内部的结构有关，因此通过研究分子的振 动可以了解分子的内部结构和性质。
共价分子的对称性和稳定性
分子的对称性和稳定性与其几何形状密切相关，某些形状的分子具有更高的稳定 性。
共价分子的极性
共价分子的极性定义
共价分子的极性是指分子中正负电荷中心不重合的现象，这 种现象会导致分子具有电偶极矩。
原子结构和分子结构ppt-医用化学课件
2. 在多电子原子中也决定电子的能量高 低. 多电子体中，主量子数相同而角量子数 不同的电子，能量不同
主量子数相同时，角量子数的值愈大， 能量愈高
单电子体系：Ens = En ＜End ＜Enf
磁量子数m 取值范围：整数和零，受到角量子数 l 的限
第六章 原子结构和分子结构
第一节 原子结构 第二节 分子结构 第三节 氢键
第一节 原子结构
原子结构的知识是认识各种物质结构和 性质的基础。人类对原子结构的认识，经历 了 几 千 年 的 探 索 ， 量 子 力 学 (quantum mechanics) 的现代概念揭示了微观世界粒子 运动的规律。 量子力学特征： 1.运动状态的不确定性
2.能量的量子化
基本粒子（原子、分子、离子和电子） 的运动不遵守经典力学规律。必须采用量子 力学的方法描述它们的运动状态。
量子力学的基础是：波粒二象性、测不 准原理和薛定锷方程。
——核外电子运动状态的现代概念
1. 电子具有波粒二象性，它具有质量、能量 等粒子特征，又具有波长这样的波的特征。 电子的波动性与其运动的统计规律相联系， 电子波是概率波；
归纳一：量子数的意义
n 电子层
l 电子亚层
n ，l 能级
n ，l，m 轨道
1,0,0——1s、2,0,0——2s、2,1,0——2pz、 2,1,±1——2px、2py
n ，l，m，s 运动状态
+11Na (2)(2,6)(1) 1, 0, 0, (+1/2); 1, 0, 0, (-1/2)
量子力学——原子轨道 =波函数 基态氢原子轨道的波函数
1s(r, , ) A1eBr
1
4
氢原子2s激发态轨道的波函数
《原子的结构》课件(第一课时)(共17张PPT)
一切物质都是由 最小的不能再分的粒 子——原子构成。 原子是坚实的、不可 再分的实心球。
汤 姆 森 的 原 子 模 型
汤姆森
1897年汤姆森通过实验发现了电子，他认 为原子中存在更小的微粒，原子是可分的。
卢瑟福
直到1911年，
著名科学家卢瑟 福通过α粒子散 射实验，得出了 原子的结构。
α
α 粒子束发生偏转示意图
A 2、原子核中肯定含有
Ａ、质子 Ｂ、质子和中子 电子
D 3、原子是由
Ｃ、中子 Ｄ、
A、电子和中子构成的
B、质子和中子构成的
C、质子和原子核构成的
D、原子核和电子构成的
4、判断题：
√ （ ）⑴在原子里质子数等于核外电子数。 √ （ ）⑵钠的原子核中有11个质子和12个中子，核外有11个电
子，钠原子不显电性。
× （ ）⑶原子是不能再分的最小微粒。 × （ ）⑷分子的大小及质量都比原子大。 × （ ）⑸原子都是由质子、中子、电子构成的。
5、下列叙述正确的是
( C)
A 原子核都由质子和中子构成
B 在原子中,核内的质子数与核外的电子数不一定相等
C 原子里有相对很大的空间,电子在这个空间里作高速运动
D 不同种类的原子,核内的质子数不同,核外电子数可以相同
阅读：课本P53,确定原子的构成 10-15～10-14 m
约10-10m
原子的构成
质子(+)
原 子
原子核(+)
核外电子(-)
中子
每个质子带一个 单位正电荷
不带电
每个电子带一个单位 的负电荷
观察表格，思考下列问题（见课本53页）
表3－1几种原子的构成
原子结构ppt课件
原子不带电的原因：
表3-1 几种原子的构成
原子序数
原子种类
质子数
中子数
核外电子数
1
氢
1
0
1
6
碳
6
6
6
8
氧
8
8
8
11
钠
11
12
11
17
氯
17
18
17
①不是所有原子都有中子；②核电荷数=质子数=核外电子数= 原子序数，不一定等于中子数③原子种类由质子数和中子数决定（氢、氘、氚）④整个原子不显电性
原 子
（带正电）
（不带电）
（带负电）
（带正电）
（不带电）
讨论：原子中存在着带电的粒子，为什么整个原子不显电性？
一、原子的构成
由于原子核内质子所带正电荷与核外电子所带 负电荷数量相等、电性相反，所以原子不显电性。 可见，原子核所带的正电荷数(核电荷数)就等于 核内质子数，也等于核外电子数。
原子中存在着带电的粒子，为什么整个原子不显电性？
二、原子核外电子的排布能量低能来自高离核近离核远
（用圆圈表示）
（用“+”和数字表示）
（用弧线表示）
（用弧线上的数字表示）
第一层
第二层（最外层）
原子结构示意图：
（最外层电子数）
K层
L层
第一周期
第二周期
第三周期
原子核外电子排布规律：
①第一层最多排2个电子，第二层最多排8个电子；②最外层最多排8个电子（如果只有一层，最多排2个）③排满第一层，再排第二层，以此类推；④每个电子层最多排2n2个电子，次外层不超过18个电子
观察表格，得出什么规律？
表3-1 几种原子的构成
原子序数
原子种类
质子数
中子数
核外电子数
1
氢
1
0
1
6
碳
6
6
6
8
氧
8
8
8
11
钠
11
12
11
17
氯
17
18
17
①不是所有原子都有中子；②核电荷数=质子数=核外电子数= 原子序数，不一定等于中子数③原子种类由质子数和中子数决定（氢、氘、氚）④整个原子不显电性
原 子
（带正电）
（不带电）
（带负电）
（带正电）
（不带电）
讨论：原子中存在着带电的粒子，为什么整个原子不显电性？
一、原子的构成
由于原子核内质子所带正电荷与核外电子所带 负电荷数量相等、电性相反，所以原子不显电性。 可见，原子核所带的正电荷数(核电荷数)就等于 核内质子数，也等于核外电子数。
原子中存在着带电的粒子，为什么整个原子不显电性？
二、原子核外电子的排布能量低能来自高离核近离核远
（用圆圈表示）
（用“+”和数字表示）
（用弧线表示）
（用弧线上的数字表示）
第一层
第二层（最外层）
原子结构示意图：
（最外层电子数）
K层
L层
第一周期
第二周期
第三周期
原子核外电子排布规律：
①第一层最多排2个电子，第二层最多排8个电子；②最外层最多排8个电子（如果只有一层，最多排2个）③排满第一层，再排第二层，以此类推；④每个电子层最多排2n2个电子，次外层不超过18个电子
观察表格，得出什么规律？
原子结构和分子结构
❖ 对于单电子原子，n是决定其电子能量的唯一因素
E
2.18 1018
Z2 n2
(J)
13.6
Z2 n2
(eV)
（二） 角量子数(l)
❖ l 决定原子轨道和电子云的形状 ❖ 在多电子原子中配合主量子数n一起决定电子的能量 ❖ 取值：l＝0、1、2、3……(n-1)，共可取 n 个值 ❖ 同一电子层中的电子可分为若干个能级(亚层)，l 决 定了同一电子层中不同亚层 ❖ n, l相同的原子轨道称为简并轨道或等价轨道
h h p m
三年后，假设由电子衍射实验证实。
电子衍射实验
a
单个电子穿过晶 体投射在屏幕上
b
c
多个电子穿过晶 体投射在屏幕上
电子衍射图
X射线衍射图
电子衍射图
如何理解电子衍射图
统计解释：用弱的电子流使电子一个个地通过晶 体光栅或者使某个电子反复通过晶体光栅而到达底 片，长时间后，也有相同的衍射图形。说明电子衍 射不是电子与电子之间相互作用的结果，而是电子 本身运动所具有的规律性，而且是和大量的电子的 统计性联系在一起的。所以电子波又称统计波或概 率波(几率波)。
1.质量守恒定律 1756年，罗蒙诺索夫
2.定组成定律 1779年，法国，普劳斯特：一种 纯净的化合物不论来源如何，各组分元素的质量都有 一定的比例。
3.倍比定律 1803年，英国 中学教师道尔顿发现：当甲、 乙两种元素互相化合生成两种 以上化合物时，则在这些化合 物中，与同一质量的甲元素化 合的乙元素的质量互成简单的 整数比。
讨论：
核外每个电子的运动状态对应于一套量子数 n, l, m, s
s
各电子层可容纳电子数为：2n2
例题：
人教版九年级上册 3.1~3.3 分子和原子、原子的结构和元素(共53张PPT)
在物质发生化学变化时， 一定不変：原子种类、原子数目、元素种类、 一定改变：分子种类、物质种类、 可能改变：分子数目
二、元素种类
（1）地壳中含量居于前五位的元素是： 氧、硅、铝、铁、钙
（2）地壳中含量最多的元素是： 氧
（3）地壳中含量最多的金属元素是： 铝
人体前四位：氧，碳，氢，氮 元素在地壳中的含量和分布 海水前四位：氧，氢，氯，钠
相对原子质量 = 一个碳12原子的实际质量的1／12 (Ar)
已知：
相对原子质量是一个比
氧原子的质量=2.657×10-26 kg
值，不是实际质量，所
铁原子的质量= 9.288×10-26 kg
以相对原子质量的单位 为“1”一般不写出。
碳12原子质量的1/12= 1.66×10-27kg 原子实际质量越大，它的 求：氧原子和铁原子的相对原子质量。相对原子质量数值越大。
分子的性质： 分子在永不停息地做无规则运动。
1、为什么酒香不怕 巷子深？
2、为什么湿衣服在 阳光下干得快一些？
溶液 变红。
溶液不 变色。
氨分子运动到 A 烧杯中。
分子的性质： 分子间有一定间隔。
将100mL酒精100mL水混 合后，观察混合的体积 是否为200mL？
混合后溶液体 积小于200mL。
化学变化的实质: 化学反应中，分子破裂成原
子，原子重新组合成新分子。
分裂
分子
原子 重组 新分子 聚集 新物质
聚集
新物质
1、已知“○”、 “● ”表示不同元素的原子, 如图所表示的气体物质中:
① 属于混合物的是____C__、___D___
② 属于纯净物的是_____A_、___B___
A
B
二、元素种类
（1）地壳中含量居于前五位的元素是： 氧、硅、铝、铁、钙
（2）地壳中含量最多的元素是： 氧
（3）地壳中含量最多的金属元素是： 铝
人体前四位：氧，碳，氢，氮 元素在地壳中的含量和分布 海水前四位：氧，氢，氯，钠
相对原子质量 = 一个碳12原子的实际质量的1／12 (Ar)
已知：
相对原子质量是一个比
氧原子的质量=2.657×10-26 kg
值，不是实际质量，所
铁原子的质量= 9.288×10-26 kg
以相对原子质量的单位 为“1”一般不写出。
碳12原子质量的1/12= 1.66×10-27kg 原子实际质量越大，它的 求：氧原子和铁原子的相对原子质量。相对原子质量数值越大。
分子的性质： 分子在永不停息地做无规则运动。
1、为什么酒香不怕 巷子深？
2、为什么湿衣服在 阳光下干得快一些？
溶液 变红。
溶液不 变色。
氨分子运动到 A 烧杯中。
分子的性质： 分子间有一定间隔。
将100mL酒精100mL水混 合后，观察混合的体积 是否为200mL？
混合后溶液体 积小于200mL。
化学变化的实质: 化学反应中，分子破裂成原
子，原子重新组合成新分子。
分裂
分子
原子 重组 新分子 聚集 新物质
聚集
新物质
1、已知“○”、 “● ”表示不同元素的原子, 如图所表示的气体物质中:
① 属于混合物的是____C__、___D___
② 属于纯净物的是_____A_、___B___
A
B
原子结构、分子结构
m
轨道数
0
1
0
4
-1,0,+1
0
9
1,0,+1
-2,-1,0,+1,+2
0
16
1,0,+1
-2,-1,0,+1,+2
-3, -2,-1,0,+1,+2,+3
第二节、核外电子排布规律
角量子数l 相同的能级，能量主要由n决定， n 越大，E越大。
E2p < E3p < E 4p
主量子数n相同时，角量子数越大，E越大。
E4s < E4p < E4d < E4f
n与l 都不同时，出现能级交错。 E4s < E3d , E6s < E4f < E5d
： 能量高低顺序 1s<2s<2p<3s<3p<4s< 3d<4p<5s<4d<5p<6s< 4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p
……
能量最低原理——原子为基态时，电子尽可能地分布
练习： 请写出1-12号元素的电子排布式
一、原子的电子层结构与周期律的关系
（一）周期
周期表共有7行，相应分为7个周期。能级组是 元素划为周期的本质原因。
元素所在的周期数等于该元素原子的电子层数。 各能级组中轨道所容纳的电子总数和相应周期包含
的元素数目相等。
元素周期表的纵行，是把原子的价电子层结构 相似的元素排在同一列，称为族。
Al
Si
P
S
Cl
143 117 111 104 99
K
Ca
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34 J ·s。
1905年，爱因斯坦提出了光子学说，圆满地解释 了光电效应。—— 光的波粒二象性。
光子能量 εhν
光子质量 m hνc2
动量 pmchν h cλ
光的强度取决于光子密度。
能量像粒子一样是不连续的，具有最小的分立 的能量单位——量子 物质吸收或者发射的能量总是量子的整数倍 光的能量最小单位——光子 电量的最小能量单位——电子 量子理论只在微观世界有意义
第六章 原子结构和分子结构
第一节 原子结构 第二节 分子结构 第三节 氢键
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
教学要求
掌握核外电子运动的特殊性——波粒二象性 掌握波函数、原子轨道、电子云的概念及意义 掌握描述核外电子运动特征的四个量子数 掌握原子轨道的角度分布图 熟悉多电子原子原子轨道近似能级图 掌握多电子原子核外电子排布规律及电子排布式 掌握共价键的本质、特征和类型 掌握现代价键理论、杂化轨道理论 掌握氢键的形成、特征和类型
3. 电子的运动状态可用波函数 和其相应的能量来描 述。波函数 是薛定谔方程的合理解，ψ 2 表示概率密
度。
4. 每一 对应一确定的能量值，称为“定态”。电子的
能量具有量子化的特征，是不连续的。基态时能量最小， 激发态的能量高。
一、量子数和氢原子的波函数
➢ 量子数
薛定谔方程的解为系列合理解，每个解都有一定
结 论：
电子的波动性和电子运动的统计性规律联系在一起
电子波是概率波
反映了电子在空间各区域出现的概率大小
电子运动的特征：
1. 电子具有波粒二象性，它具有质量、能量等粒子特 征，又具有波长这样的波的特征。电子的波动性与其 运动的统计规律相联系，电子波是概率波；
2. 电子等微观粒子不能同时测准它的位置和动量，不存 在确定的运动轨道。它在核外空间出现体现为概率的大 小，有的地方出现的概率小，有的地方出现的概率大
2. 量子化假设：在一定轨道上运动的电子具有一 定的角动量和能量，这个角动量和能量只能取某些 量子化的条件所决定的数值。
Ln h 2π
E
2.18 1018
Z2 n2
(J)
13.6
Z2 n2
(eV)
n＝1, 2, 3, 4, 5 ‥ ‥ ‥，称为量子数
3. 跃迁规则：电子吸收光子就会跃迁到能量较高 的激发态，反之，激发态的电子会放出光子，返回 基态或能量较低的激发态；电子吸收或放出光子的 能量为跃迁前后两个能级的能量之差。
1913 年，丹麦物理学家玻尔（Bohr）在牛顿力学 的基础上，吸收了量子论和光子学说的思想，建立了玻 尔原子模型。(定态同心圆模型)
玻尔的氢原子模型
1.定态假设：核外电子运动 有一定的轨道，在此轨道上运 动的电子既不放出能量也不吸 收能量。称为定态。
能量最低的定态称为基态 能量高于基态的定态称为激发态
放射性理论的提出
天然放射性物质都能 放射出几种不同的射线， 这些都是源自于核裂变， 从而证明原子是可分的
居里夫人
电子的发现
第一节 原 子 结 构
玻尔理论的基础
能量量子化和光子学说－20世纪初
1900年，普朗克（Planck）提出了能量量子化的
概念。他认为黑体辐射频率为 的能量是不连续的， 只能是h 的整数倍。h称为普朗克常数，6.626×10-
h h p m
三年后，假设由电子衍射实验证实。
电子衍射实验
a
单个电子穿过晶 体投射在屏幕上
b
c
多个电子穿过晶 体投射在屏幕上
电子衍射图
X射线衍射图
电子衍射图
如何理解电子衍射图
统计解释：用弱的电子流使电子一个个地通过晶 体光栅或者使某个电子反复通过晶体光栅而到达底 片，长时间后，也有相同的衍射图形。说明电子衍 射不是电子与电子之间相互作用的结果，而是电子 本身运动所具有的规律性，而且是和大量的电子的 统计性联系在一起的。所以电子波又称统计波或概 率波(几率波)。
原子结构的认识史
古代哲学思想
公元前四百年，古希腊卓越的唯物论者德谟克利 特提出万物由“原子”产生。“原子”即不可分之意
十九世纪末，科学上一系列的发现，打破了原子不 可再分的观点，人们对物质结构的认识又进入了一个 新的阶段。
1895年 X射线的发现
伦琴
天然放射性的发现，1896年 法国 贝克勒尔
一般记成： ψn,l,m (r, θ, φ)
（一）主量子数(n)
❖主量子数 n 反映了电子在核外空间出现概率最大的 区域离核的远近，这些区域俗称为电子层，是决定核 外电子能量的主要因素。
❖ 取值：非零正整数，即n＝1、2、3、……
❖ n 值相同的电子称为同层电子。
❖ 当 n＝1、2、3、4……时，相应用光谱学符号K、 L、M、N……来表示
E2
E1
hν
2.18
1018
Z
2
(
1 n12
1 n22
)(J)
成功解释氢原子光谱及类氢离子光谱。误差在千分之 一以下。
但在解释多电子原子时，却遇到了难以解决的因难
玻尔理论的优缺点
优点： ❖ 指出原子结构量子化的特性 ❖ 用量子化解释了原子结构和氢光谱的关系
缺点： ❖ 未能完全摆脱经典物理的束缚 ❖ 无法解释多电子系统和原子光谱的精细结构
的能量与其对应，同时每个解 都要受到三个常数(n,
l, m)的规定，即为量子数。
量子数是一些不连续的、分立的数值，它的增减只
能是 1 的整数倍，体现了某些物理量的不连续变化 ，
称为量子化。
n、l、m是求解薛定谔方程中的自然体现
n、l、m的取值和组合一定时 才能合理存在，因此
三个合理量子数取值的组合就可以确定一个波函数
❖ 对于单电子原子，n是决定其电子能量的唯一因素
E
2.18 1018
Z2 n2
(J)
13.6
Z2 n2
(eV)
（二） 角量子数(l)
❖ l 决定原子轨道和电子云的形状 ❖ 在多电子原子中配合主量子数n一起决定电子的能量 ❖ 取值：l＝0、1、2、3……(n-1)，共可取 n 个值 ❖ 同一电子层中的电子可分为若干个能级(亚层)，l 决 定了同一电子层中不同亚层 ❖ n, l相同的原子轨道称为简并轨道或等价轨道
对于原子中电子运动的描述，要在新的量子力学出 现后，才能得到和实验结果相符合的结果。
相对于量子力学，1900-1925年，称为旧量子论阶段
量子力学的基础是：波粒二象性、测不准原理和薛 定锷方程。
—— 核外电子运动状态的现代概念
量子力学概念
1. 微观粒子的波粒二象性 — 物质波 1924年，德布罗意 电子等微观粒子与光一样具有波粒二象性
1905年，爱因斯坦提出了光子学说，圆满地解释 了光电效应。—— 光的波粒二象性。
光子能量 εhν
光子质量 m hνc2
动量 pmchν h cλ
光的强度取决于光子密度。
能量像粒子一样是不连续的，具有最小的分立 的能量单位——量子 物质吸收或者发射的能量总是量子的整数倍 光的能量最小单位——光子 电量的最小能量单位——电子 量子理论只在微观世界有意义
第六章 原子结构和分子结构
第一节 原子结构 第二节 分子结构 第三节 氢键
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
教学要求
掌握核外电子运动的特殊性——波粒二象性 掌握波函数、原子轨道、电子云的概念及意义 掌握描述核外电子运动特征的四个量子数 掌握原子轨道的角度分布图 熟悉多电子原子原子轨道近似能级图 掌握多电子原子核外电子排布规律及电子排布式 掌握共价键的本质、特征和类型 掌握现代价键理论、杂化轨道理论 掌握氢键的形成、特征和类型
3. 电子的运动状态可用波函数 和其相应的能量来描 述。波函数 是薛定谔方程的合理解，ψ 2 表示概率密
度。
4. 每一 对应一确定的能量值，称为“定态”。电子的
能量具有量子化的特征，是不连续的。基态时能量最小， 激发态的能量高。
一、量子数和氢原子的波函数
➢ 量子数
薛定谔方程的解为系列合理解，每个解都有一定
结 论：
电子的波动性和电子运动的统计性规律联系在一起
电子波是概率波
反映了电子在空间各区域出现的概率大小
电子运动的特征：
1. 电子具有波粒二象性，它具有质量、能量等粒子特 征，又具有波长这样的波的特征。电子的波动性与其 运动的统计规律相联系，电子波是概率波；
2. 电子等微观粒子不能同时测准它的位置和动量，不存 在确定的运动轨道。它在核外空间出现体现为概率的大 小，有的地方出现的概率小，有的地方出现的概率大
2. 量子化假设：在一定轨道上运动的电子具有一 定的角动量和能量，这个角动量和能量只能取某些 量子化的条件所决定的数值。
Ln h 2π
E
2.18 1018
Z2 n2
(J)
13.6
Z2 n2
(eV)
n＝1, 2, 3, 4, 5 ‥ ‥ ‥，称为量子数
3. 跃迁规则：电子吸收光子就会跃迁到能量较高 的激发态，反之，激发态的电子会放出光子，返回 基态或能量较低的激发态；电子吸收或放出光子的 能量为跃迁前后两个能级的能量之差。
1913 年，丹麦物理学家玻尔（Bohr）在牛顿力学 的基础上，吸收了量子论和光子学说的思想，建立了玻 尔原子模型。(定态同心圆模型)
玻尔的氢原子模型
1.定态假设：核外电子运动 有一定的轨道，在此轨道上运 动的电子既不放出能量也不吸 收能量。称为定态。
能量最低的定态称为基态 能量高于基态的定态称为激发态
放射性理论的提出
天然放射性物质都能 放射出几种不同的射线， 这些都是源自于核裂变， 从而证明原子是可分的
居里夫人
电子的发现
第一节 原 子 结 构
玻尔理论的基础
能量量子化和光子学说－20世纪初
1900年，普朗克（Planck）提出了能量量子化的
概念。他认为黑体辐射频率为 的能量是不连续的， 只能是h 的整数倍。h称为普朗克常数，6.626×10-
h h p m
三年后，假设由电子衍射实验证实。
电子衍射实验
a
单个电子穿过晶 体投射在屏幕上
b
c
多个电子穿过晶 体投射在屏幕上
电子衍射图
X射线衍射图
电子衍射图
如何理解电子衍射图
统计解释：用弱的电子流使电子一个个地通过晶 体光栅或者使某个电子反复通过晶体光栅而到达底 片，长时间后，也有相同的衍射图形。说明电子衍 射不是电子与电子之间相互作用的结果，而是电子 本身运动所具有的规律性，而且是和大量的电子的 统计性联系在一起的。所以电子波又称统计波或概 率波(几率波)。
原子结构的认识史
古代哲学思想
公元前四百年，古希腊卓越的唯物论者德谟克利 特提出万物由“原子”产生。“原子”即不可分之意
十九世纪末，科学上一系列的发现，打破了原子不 可再分的观点，人们对物质结构的认识又进入了一个 新的阶段。
1895年 X射线的发现
伦琴
天然放射性的发现，1896年 法国 贝克勒尔
一般记成： ψn,l,m (r, θ, φ)
（一）主量子数(n)
❖主量子数 n 反映了电子在核外空间出现概率最大的 区域离核的远近，这些区域俗称为电子层，是决定核 外电子能量的主要因素。
❖ 取值：非零正整数，即n＝1、2、3、……
❖ n 值相同的电子称为同层电子。
❖ 当 n＝1、2、3、4……时，相应用光谱学符号K、 L、M、N……来表示
E2
E1
hν
2.18
1018
Z
2
(
1 n12
1 n22
)(J)
成功解释氢原子光谱及类氢离子光谱。误差在千分之 一以下。
但在解释多电子原子时，却遇到了难以解决的因难
玻尔理论的优缺点
优点： ❖ 指出原子结构量子化的特性 ❖ 用量子化解释了原子结构和氢光谱的关系
缺点： ❖ 未能完全摆脱经典物理的束缚 ❖ 无法解释多电子系统和原子光谱的精细结构
的能量与其对应，同时每个解 都要受到三个常数(n,
l, m)的规定，即为量子数。
量子数是一些不连续的、分立的数值，它的增减只
能是 1 的整数倍，体现了某些物理量的不连续变化 ，
称为量子化。
n、l、m是求解薛定谔方程中的自然体现
n、l、m的取值和组合一定时 才能合理存在，因此
三个合理量子数取值的组合就可以确定一个波函数
❖ 对于单电子原子，n是决定其电子能量的唯一因素
E
2.18 1018
Z2 n2
(J)
13.6
Z2 n2
(eV)
（二） 角量子数(l)
❖ l 决定原子轨道和电子云的形状 ❖ 在多电子原子中配合主量子数n一起决定电子的能量 ❖ 取值：l＝0、1、2、3……(n-1)，共可取 n 个值 ❖ 同一电子层中的电子可分为若干个能级(亚层)，l 决 定了同一电子层中不同亚层 ❖ n, l相同的原子轨道称为简并轨道或等价轨道
对于原子中电子运动的描述，要在新的量子力学出 现后，才能得到和实验结果相符合的结果。
相对于量子力学，1900-1925年，称为旧量子论阶段
量子力学的基础是：波粒二象性、测不准原理和薛 定锷方程。
—— 核外电子运动状态的现代概念
量子力学概念
1. 微观粒子的波粒二象性 — 物质波 1924年，德布罗意 电子等微观粒子与光一样具有波粒二象性