镧系和锕系元素
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ⅰ）核外电子只能在有确定半径和能量 的轨道上运动,且不辐射能量；
ⅱ）通常，电子处在离核最近的轨道上， 能量最低——基态；原子获得能量后，电子 被激发到高能量轨道上，原子处于激发态；
ⅲ）从激发态回到基态释放光能，光的 频率取决于轨道间的能量差。
h E2 E1 E2 E1
h
E：轨道能量
质量，能量，电量的最小单位量是一个 电子的电量（4.8×10-10）
电量的改变不能小于一个电子的电量， 只能是整数倍增减。
C、不连续性(量子化)是微观世界的重要特 征
在微观世界中，因为其变化甚微，难以 觉察，没有意义
（2）、波尔理论
A 、1913年玻尔提出的三点假设（在普朗克量子论，
爱因斯坦光子论，卢瑟福有核模型）
二、玻尔(Bohr)理论
古典电磁理论和有核原子模型不能解释氢 原子光谱：
a.由于绕核运动的电子不断发生能量， 电子的能量会逐渐减小，最后堕落在原子 核上，这样将引起原子存在，即原子将不 是一个稳定体系。
b.由于核外的电子是连续地放出能量， 因此，发射出的电磁波（光波）的频率应 是连续的，即氢原子的光谱似乎是连续的， 实际上氢原子光谱是不连续的。
X射线的形成是由于原子获得高能量后,最内层 (K)的电子立即被激发跃迁到外层轨道,随后L层或M 层电子立即跳入K层填补空位,同时以光子的形式放 出能量,其能量很大,波长很短,这种光是不可见的X 光。
波尔理论的缺陷：
A、 不能解释氢光谱的精细结构,也不能解释多 电子原子,分子或固体的光谱
B、 玻尔的原子模型的失败原因,玻尔理论是属 于旧量子理论的范畴,旧量子理论是不彻底的,它只 是经典力连续性概念的基础上,加上一些认为的量子 化条件,只有新的量子力学(微观世界量子性和微粒 运动规律的统计性这两个基本特征的基础上)才能够 反映微观粒子的运动规律。
第六章 原子结构
§6-1 核外电子的运动状态
历史的回顾
Dalton原子学说
(1803年)
Thomson“西瓜式”模型
(1904年)
Rutherford核式模 (1911年)
Bohr电子分层排布模型
(1913年)
量子力学模型(1926年)
1-1、 氢原子光谱和波尔理论
日光通过棱镜分光，可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、
解得：
E 22mZ 2e4 n2h2
对于氢原子Z=1 将已知的m，e，π，h，分别代入 上式，求得r，E
R=52.9n2 pm
E
13.6 n2
eV
或
2.179 10 18
E
J
n
n=1，2，3，4……的正整数
随n增加电子离核越远，电子能量越大（负值越小， 绝对值小）
当n无穷大时，为电子完全脱离原子核电场引力， 电子能量增大到零，（能量的物理意义：是把电子从 无穷远处移到离核距离为r时放出的能量）
（3）、波尔理论的应用
A、解释氢原子光谱
n越小, 离核越近, 轨道能量越低, 势能值越负10-18
2 -5.4510-19
3 -2.4210-19
n
4 -1.3610-19
5 -8.7210-20
6 -6.0510-20
Balmer线系
v 3.289 1015 ( 1 1 )s1 22 n2
为了解决这个矛盾必须有理论上的突破
1913年，丹麦物理 学家N.Bohr提出.
M.Plack 量子论(1990 ) 根据A.Einstein 光子学说 (1908 年）
D.Rutherford 有核原子模型
（1）、普朗克量子论
（1900年）（内容：不同于古典电磁理论） A 、物质吸收或发射能量是不连续的即量
为带状光谱 α H
nm 410.2 434.1 486.1
656.3
氢原子光谱特征：
① 不连续的线状光谱。 ②从长波到短波间的距离越来越小
对氢原子光谱的研究 巴尔麦里得堡等人的经验关系：
v
3.289
1015
(
1 22
1 n2
)s1
n= 3,4,5,6
式中 2，n，3.289×1015各代表什么意义？
子化,也就是只能吸收一定份量的能量方式吸 收或发射能量
能量子：辐射能量的最小单位 光量子：能量子以光的形式传播出来 E=h·υ E为光子能量 υ为光的频率 h为普朗克常数 6.626×10-34J.s
B、“连续”或“不连续”的区别 连续：就是物理量的变化是没有最小单位
不连续：物理量变化有最小单位的，如电 子的电量。
B、玻尔理论的三个假定，经典物理学（力学）和 量子化条件
求出原子中电子能量E，电子运动速度v和轨道半径r
mv2 r
Ze2 r2
(离心力 向心力，r为核半径）（1）
mvr nh（n 1，2，3，量子化条件）（2）
解得：
2
r
n2h2
42mZe 2
因 E mv 2 Ze2 (总能量=动能+势能) 2r
n = 3 红（Hα）
n = 4 青（Hβ ）
n = 5 蓝紫 （ Hγ ）
n = 6 紫（Hδ ）
其它线系
v
3.289
1015
(
1 n12
1 n22
)s
-1
n2 n1
B、计算氢原子的的电离能
使一基态氢原子电离必须供给原子足够能量,即从
基态n=1提高到零能级n=∞电子才能电离.
22me4 22me4 E En2 En1 n22h2 n12h2
22me4 ( 1 1 )
h2
n2=∞，n1=1
n
2 1
n22
E
2 2 me h2
4
E -2.1791018 J
对于1mol氢原子电离时所需的能量为
E -2.179 10 21 6.02 10 23 1305 .5kJ / mol(理论值）
与实验值1312kJ/mol非常接近 C 、对于其他发光现象(X光)也能给予满意 说明。
1-2、电子的波粒二象性
一、光的波粒二象性
(1)、光的干涉：衍射和光电效应等实验证明光既有 波的性质，又有粒子的性质，即光的波粒二象性。
紫连续变化的谱带
连续光谱
5-1-3 原子轨道能级
线状光谱（不连续光谱）只能看到几条亮 线
原子光谱 原子被火花，电弧或其他方法 所激发时所发的光谱。 原子光谱是线状谱。
一、氢原子光谱
装有低压高纯H2(g)的放电管所发出的光,通过棱镜分 光后，在可见光区波长范围内，可以观察到不连续
的四条谱线
Hδ Hγ βH
ⅱ）通常，电子处在离核最近的轨道上， 能量最低——基态；原子获得能量后，电子 被激发到高能量轨道上，原子处于激发态；
ⅲ）从激发态回到基态释放光能，光的 频率取决于轨道间的能量差。
h E2 E1 E2 E1
h
E：轨道能量
质量，能量，电量的最小单位量是一个 电子的电量（4.8×10-10）
电量的改变不能小于一个电子的电量， 只能是整数倍增减。
C、不连续性(量子化)是微观世界的重要特 征
在微观世界中，因为其变化甚微，难以 觉察，没有意义
（2）、波尔理论
A 、1913年玻尔提出的三点假设（在普朗克量子论，
爱因斯坦光子论，卢瑟福有核模型）
二、玻尔(Bohr)理论
古典电磁理论和有核原子模型不能解释氢 原子光谱：
a.由于绕核运动的电子不断发生能量， 电子的能量会逐渐减小，最后堕落在原子 核上，这样将引起原子存在，即原子将不 是一个稳定体系。
b.由于核外的电子是连续地放出能量， 因此，发射出的电磁波（光波）的频率应 是连续的，即氢原子的光谱似乎是连续的， 实际上氢原子光谱是不连续的。
X射线的形成是由于原子获得高能量后,最内层 (K)的电子立即被激发跃迁到外层轨道,随后L层或M 层电子立即跳入K层填补空位,同时以光子的形式放 出能量,其能量很大,波长很短,这种光是不可见的X 光。
波尔理论的缺陷：
A、 不能解释氢光谱的精细结构,也不能解释多 电子原子,分子或固体的光谱
B、 玻尔的原子模型的失败原因,玻尔理论是属 于旧量子理论的范畴,旧量子理论是不彻底的,它只 是经典力连续性概念的基础上,加上一些认为的量子 化条件,只有新的量子力学(微观世界量子性和微粒 运动规律的统计性这两个基本特征的基础上)才能够 反映微观粒子的运动规律。
第六章 原子结构
§6-1 核外电子的运动状态
历史的回顾
Dalton原子学说
(1803年)
Thomson“西瓜式”模型
(1904年)
Rutherford核式模 (1911年)
Bohr电子分层排布模型
(1913年)
量子力学模型(1926年)
1-1、 氢原子光谱和波尔理论
日光通过棱镜分光，可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、
解得：
E 22mZ 2e4 n2h2
对于氢原子Z=1 将已知的m，e，π，h，分别代入 上式，求得r，E
R=52.9n2 pm
E
13.6 n2
eV
或
2.179 10 18
E
J
n
n=1，2，3，4……的正整数
随n增加电子离核越远，电子能量越大（负值越小， 绝对值小）
当n无穷大时，为电子完全脱离原子核电场引力， 电子能量增大到零，（能量的物理意义：是把电子从 无穷远处移到离核距离为r时放出的能量）
（3）、波尔理论的应用
A、解释氢原子光谱
n越小, 离核越近, 轨道能量越低, 势能值越负10-18
2 -5.4510-19
3 -2.4210-19
n
4 -1.3610-19
5 -8.7210-20
6 -6.0510-20
Balmer线系
v 3.289 1015 ( 1 1 )s1 22 n2
为了解决这个矛盾必须有理论上的突破
1913年，丹麦物理 学家N.Bohr提出.
M.Plack 量子论(1990 ) 根据A.Einstein 光子学说 (1908 年）
D.Rutherford 有核原子模型
（1）、普朗克量子论
（1900年）（内容：不同于古典电磁理论） A 、物质吸收或发射能量是不连续的即量
为带状光谱 α H
nm 410.2 434.1 486.1
656.3
氢原子光谱特征：
① 不连续的线状光谱。 ②从长波到短波间的距离越来越小
对氢原子光谱的研究 巴尔麦里得堡等人的经验关系：
v
3.289
1015
(
1 22
1 n2
)s1
n= 3,4,5,6
式中 2，n，3.289×1015各代表什么意义？
子化,也就是只能吸收一定份量的能量方式吸 收或发射能量
能量子：辐射能量的最小单位 光量子：能量子以光的形式传播出来 E=h·υ E为光子能量 υ为光的频率 h为普朗克常数 6.626×10-34J.s
B、“连续”或“不连续”的区别 连续：就是物理量的变化是没有最小单位
不连续：物理量变化有最小单位的，如电 子的电量。
B、玻尔理论的三个假定，经典物理学（力学）和 量子化条件
求出原子中电子能量E，电子运动速度v和轨道半径r
mv2 r
Ze2 r2
(离心力 向心力，r为核半径）（1）
mvr nh（n 1，2，3，量子化条件）（2）
解得：
2
r
n2h2
42mZe 2
因 E mv 2 Ze2 (总能量=动能+势能) 2r
n = 3 红（Hα）
n = 4 青（Hβ ）
n = 5 蓝紫 （ Hγ ）
n = 6 紫（Hδ ）
其它线系
v
3.289
1015
(
1 n12
1 n22
)s
-1
n2 n1
B、计算氢原子的的电离能
使一基态氢原子电离必须供给原子足够能量,即从
基态n=1提高到零能级n=∞电子才能电离.
22me4 22me4 E En2 En1 n22h2 n12h2
22me4 ( 1 1 )
h2
n2=∞，n1=1
n
2 1
n22
E
2 2 me h2
4
E -2.1791018 J
对于1mol氢原子电离时所需的能量为
E -2.179 10 21 6.02 10 23 1305 .5kJ / mol(理论值）
与实验值1312kJ/mol非常接近 C 、对于其他发光现象(X光)也能给予满意 说明。
1-2、电子的波粒二象性
一、光的波粒二象性
(1)、光的干涉：衍射和光电效应等实验证明光既有 波的性质，又有粒子的性质，即光的波粒二象性。
紫连续变化的谱带
连续光谱
5-1-3 原子轨道能级
线状光谱（不连续光谱）只能看到几条亮 线
原子光谱 原子被火花，电弧或其他方法 所激发时所发的光谱。 原子光谱是线状谱。
一、氢原子光谱
装有低压高纯H2(g)的放电管所发出的光,通过棱镜分 光后，在可见光区波长范围内，可以观察到不连续
的四条谱线
Hδ Hγ βH