现代量子力学原子结构模型21页PPT
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【PPT】量子力学原子模型.
3S
3Pz
3Px(3Py) 3Py(3Px)
Ψ3.2.2 、Ψ3.2.1 、Ψ3.2.0 、Ψ3.2.-1 、 Ψ3.2.-2
3dxy
3dx
2 –
2 y
3dyz 3dxz
3dz2
3dyz 3dxz
3dx
2 –
2 y
3dxy
30
②根据一组量子数n、l 、m或Ψn.l.m描述轨道 的运动状态。
例3：描述用符号标记的原子轨道运动状态
3、1、 0、 +1/2 (或-1/2）
3、1、-1、 +1/2 (或-1/2）
32
图例： 电子云图
返回21
33
例： 描述用符号标记的原子轨道运动状态：
①、 1,0,0 ；②、2,1,0； ③、3,2,0 解： ①、轨道运动状态是：处于第一能层
（电子层），s能级（s分层），球形对 称，为1s轨道；
11
二．量子力学原子模型理论要点
1、电子具有波粒二像性 在核外运动没有固定的运动轨道，服从测不
准原理，按几率分布的统计规律：
2、用薛定谔波动方程描述核外电子运动的规律
用波函数 ψ 与其对应的能量 E 描述电子的
运动状态 .用原子轨道表示电子在核外出现几率 较大的空间区域。
⑴薛定谔方程：二阶偏微分方程 P136
19
(4)对称性： 原子轨道图都带＋、－符号，
这由y(θφ ) 中三角函数而 致；轨道的＋、－号表示 对称性，符号相同，轨道 的对称性相同，符号不同， 轨道反对称。 （5）电子云：
y2 , 的空间图像，表
示核外电子空间区域出现 的几率密度。
20
3、以四个量子数来规范或确定核外每个电子的 运动状态
原子结构的模型(PPT课件(初中科学)26张)
金金属箔
[1]大多数粒子不改变本来的运动方向，原因是：
原子内有较大的间隙。
。
[2]有小部分改变本来的运动路径，原因是： α粒子受到了同种电荷互相排挤作用而改变了运动方向。。
[3]极少数被弹射了回来，原因是： α粒子撞击到了带正电荷、质量大、体积很小的核。 。
自从卢瑟福用α粒子轰击了金属箔后，使人 们对原子内部的结构有了更深入的了解，从而对 原子内部结构的认识更接近了它的本质。
2.汤姆生的原子结构模型
汤姆生模型 （西瓜模型）
探究：卢瑟福的α粒子散射实验
1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， α粒子源 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持本来的运动方向，但有 少量的α粒子产生了较大的偏转。
金金属箔
探究：卢瑟福的α粒子散射实验
1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， α粒子源 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持本来的运动方向，但有 少量的α粒子产生了较大的偏转。 问题思考：
在化学变化中可分的微粒是（ B ） A．原子 B.分子 C.电子 D.原子核
6.下列叙述正确的是……………（ B ） A．原子核都是由质子和中子构成的 B．原子和分子都是构成物质的一种粒子，它 们都是在不停地运动的 C．原子既可以构成分子，也可以构成物质 D．物质在产生物理变化时，分子产生了变化， 在产生化学变化时，原子产生了变化
原 子
原子核 (+)
质子:一个质子带一个单位的正电荷 中子: 中子不带电
电子: 一个电子带一个单位的负电荷
( —）
原子核所带的电荷数简称为核电荷数。
说一说：以氧原子为例解说原子的结构
电子:8个，带8个单位负电荷
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
现代量子力学原子结构模型课件
06
量子力学与现代科技的联系
量子力学与材料科学
量子力学对材料科学的影响深远，它解释了材料中的电子行为和相互作用，帮助科学家们设计具有特 定性质的新型材料。例如，利用量子力学原理，人们可以预测和设计具有特定磁性、电导性、光学等 特性的材料。
量子力学对材料科学的另一个重要贡献是它在理解复杂材料行为方面具有显著意义，例如在解释高温 超导材料的工作原理时，量子力学的概念不可或缺。
利用量子力学理论，科学家们正在努力开发更高效、 更环保的能源技术，如量子太阳能电池和量子燃料电 池等。
量子力学与生物医学
量子力学在生物医学中的应用也日益增多。例如，量子点、量子阱等基于量子力学原理的材料在生物成像和药物传递方面具 有巨大潜力。
量子生物学正在开辟全新的领域，如量子信息传递和量子计算等，这些领域有可能为未来的医疗诊断和治疗提供全新的途径。
核裂变是重原子核分裂成两个较 轻的原子核的过程，同时释放出
大量的能量。
核聚变是轻原子核结合成重原子 核的过程，同时释放出大量的能
量。
核裂变和核聚变是两种截然不同 的原子核反应过程，但它们都可
以释放出巨大的能量。
04
电子云分布与原子轨道
电子云的概念与计算方法
电子云是描述电子在原子核外空间分 布的统计结果，其密度函数通常使用 高斯函数或球形对称函数来表示。
核相互作用是导致核能释放、核转变和核衰变等核现象的重要原因。
核衰变与放射性衰变
核衰变是原子核自发地放射出 某种粒子（如电子、伽马射线 等）并转变为另一种原子核的 过程。
放射性衰变是核衰变的一种类 型，包括α衰变、β衰变和γ衰 变等。
放射性衰变的速率受原子核的 内部结构和外部环境的影响。
核裂变与核聚变
原子结构模型-PPT
D、 能量低得电子在离核近得区域运动
练习
3、 有下列四种轨道:①2s、②2p、③3p、
④4d,其中能量最高得就是 ( D )
A、 2s B、 2p C、 3p D、 4d
➢电子层与形状相同得原子轨道得能量相等, 如2px、2py、2pz轨道得能量相等。
4、电子得自旋
原子核外电子还有一种称为“自旋”得 运动。在同一原子轨道里,原子核外电子 得自旋有两种不同得状态,通常用向上箭 头“↑”与向下得箭头“↓”来表示这两 种不同得自旋状态。
总 结:
对多电子原子而言,核外电子得运动特征就是:
实际上,原子很稳定,有一定大小,并没有发生这种 电子同原子核碰撞得情况。这又怎样解释呢？
人类认识原子得历史
波 尔 原 子 模 型
1913年,玻尔建立了核外电子分层排布 得原子结构模型
德谟克利特:朴素原子观 道尔顿:原子学说
1803
汤姆生:“葡萄干布丁” 模型 1903
卢瑟福: 原子结构得核式模型 1911
P能级得原子轨道
z
z
z
y
y
y
x
x
x
P得原子轨道就是哑铃(或纺锤)
形
每个P能级有_____3__个轨道,它们互相垂直,
分别以___P__x、___P_y__、___P_z___为符号
这三个轨道得能量相等。 P原子轨道得平均半径也随能层序数增大而__增__大_
d 能 级 得 原 子 轨 道
d能级得原子轨道有5个、
量子力学研究表明,处于同一电子层得原子 核外电子,所具有得能量也可能不相同,电子云得 形状可能不完全相同,因此,对同一个电子层,还 可分为若干个能级。
n=1时,有1个s能级
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？
原子结构模型PPT课件
2.卢瑟福认为,原子是由原子中心一个很小的 _原__子__核__，与核外绕核高速运动的__电_子___构 成的.这种原子模型又叫_行__星___模型.
玻尔认为,电子是分层按一定轨道绕核高速运 动的,这种原子模型又叫_分__层___模型.
3.研究原子核结构的一种方法：用 _____高__能__量__的__粒_子__撞击、打碎核. 可以发 现原子核由___质__子_和_中__子___构成. 4.原子是呈电中性的，即原子_不__显_(显、不显)
电性.
5.一个质子带一个单位_正___电荷。 中子不带 电。 所以原子核带__正__电荷；一个电子带一 个单位_负___电荷。 6.原子核所带的电荷数称为__核__电_荷__数___。
7.原子中电子的质量在整个原子质量中所占 的比重极小，原子的质量主要集中在原__子__核__
上.质子与中子的质量几乎相等 8.核电荷数＝_质_子__数__＝_核__外__电_子__数_。
_汤__姆_生____发现了电子
他认为：原子是一个球 体，正电荷均匀分布， 电子像西瓜里的西瓜 子那样镶嵌在其中。
电子似西瓜籽
他认为：在原子的中心有一个很小的_原__子__核_， 原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子 核里，带负电的_电__子___在核外空间绕核运动，就像 行星绕太阳运动那样。
我们知道分子是由原子构成的，那么原子 又是由什么构成的呢？
1.道尔顿原子模型 （1803年）
2.汤姆生原子模型 （1904年）
3.卢瑟福原子模型 （1911年）
4.玻尔原子模型 （1913年）
5.电子云模型 （1927年—1935年）
实心球模型 西瓜模型 行星模型 分层模型 电子云模型
他认为：原子是坚实的、 不可再分的实心球。
玻尔认为,电子是分层按一定轨道绕核高速运 动的,这种原子模型又叫_分__层___模型.
3.研究原子核结构的一种方法：用 _____高__能__量__的__粒_子__撞击、打碎核. 可以发 现原子核由___质__子_和_中__子___构成. 4.原子是呈电中性的，即原子_不__显_(显、不显)
电性.
5.一个质子带一个单位_正___电荷。 中子不带 电。 所以原子核带__正__电荷；一个电子带一 个单位_负___电荷。 6.原子核所带的电荷数称为__核__电_荷__数___。
7.原子中电子的质量在整个原子质量中所占 的比重极小，原子的质量主要集中在原__子__核__
上.质子与中子的质量几乎相等 8.核电荷数＝_质_子__数__＝_核__外__电_子__数_。
_汤__姆_生____发现了电子
他认为：原子是一个球 体，正电荷均匀分布， 电子像西瓜里的西瓜 子那样镶嵌在其中。
电子似西瓜籽
他认为：在原子的中心有一个很小的_原__子__核_， 原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子 核里，带负电的_电__子___在核外空间绕核运动，就像 行星绕太阳运动那样。
我们知道分子是由原子构成的，那么原子 又是由什么构成的呢？
1.道尔顿原子模型 （1803年）
2.汤姆生原子模型 （1904年）
3.卢瑟福原子模型 （1911年）
4.玻尔原子模型 （1913年）
5.电子云模型 （1927年—1935年）
实心球模型 西瓜模型 行星模型 分层模型 电子云模型
他认为：原子是坚实的、 不可再分的实心球。
现代量子力学原子结构模型PPT课件
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2、原子核外电子运动区域与电子能量的关系：
电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近 的区域内运动 ，把原子核外分成七个运动区域，又叫电 子层，分别用n=1、2、3、4、5、6、7…表示，分别称 为K、L、M、N、O、P、Q…，n值越大，说明电子离核 越远，能量也就越高。
电子层序数（n） 1 2 3 4 5 6 7
1、原子核外电子的分层排布
原子核
电子层
+2
+10
He
核电荷数 Ne
该电子层 上的电子
+18
Ar
+1 +8
+12
H
O第4页/共21页
Mg
原子结构示意图
为了形象地表示原子的结构，人们就创
造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。
第3层 第2层
原子核
第1层
原子核带正电
核电荷数
+ 15 2 8 5
K层 L层 M层
Mg 失 2e-
Mg2+（带2个单位正电荷）
2、活泼非金属元素的原子容易得到电子 变为带负电荷的阴离子，阴离子所带负电 荷的数目等于原子得到的电子的数目。
O 得 2e-
O2（- 带2个单位负电荷）
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问题解决：氧化镁的形成
宏观：氧气和金属镁反应生成氧化镁，氧化 镁是氧元素与镁元素相结合的产物。
一些元素的原子得失电子的情况
元素
Na Mg O Cl
化合价
原子最外层电 失去（或得到）
子数目
电子的数目
2
6
-1
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问题解决
原子
①最外层电子数﹤4时，容易失去电子
2、原子核外电子运动区域与电子能量的关系：
电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低在离核近 的区域内运动 ，把原子核外分成七个运动区域，又叫电 子层，分别用n=1、2、3、4、5、6、7…表示，分别称 为K、L、M、N、O、P、Q…，n值越大，说明电子离核 越远，能量也就越高。
电子层序数（n） 1 2 3 4 5 6 7
1、原子核外电子的分层排布
原子核
电子层
+2
+10
He
核电荷数 Ne
该电子层 上的电子
+18
Ar
+1 +8
+12
H
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Mg
原子结构示意图
为了形象地表示原子的结构，人们就创
造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。
第3层 第2层
原子核
第1层
原子核带正电
核电荷数
+ 15 2 8 5
K层 L层 M层
Mg 失 2e-
Mg2+（带2个单位正电荷）
2、活泼非金属元素的原子容易得到电子 变为带负电荷的阴离子，阴离子所带负电 荷的数目等于原子得到的电子的数目。
O 得 2e-
O2（- 带2个单位负电荷）
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问题解决：氧化镁的形成
宏观：氧气和金属镁反应生成氧化镁，氧化 镁是氧元素与镁元素相结合的产物。
一些元素的原子得失电子的情况
元素
Na Mg O Cl
化合价
原子最外层电 失去（或得到）
子数目
电子的数目
2
6
-1
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问题解决
原子
①最外层电子数﹤4时，容易失去电子
量子论视野下的原子模型详解ppt课件.ppt
3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列 说法中正确的是（ ACD ） A、电子轨道半径越大 B、核外电子的速率越大 C、氢原子能级的能量越大 D、核外电子的电势能越大
4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的 半径（ D ） A、可以取任意值 B、可以在某一范围内取任意值 C、可以取一系列不连续的任意值 D、是一系列不连续的特定值
时电子在离核最近的轨道上运动，这种 定态叫基态
3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级， 叫做激发态
4、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发 态或基态跃迁的过程，是辐射能量 的过程，这个能量以光子的形式辐 射出去，这就是原子发光现象。
六、玻尔理论的成就和局限
阅读课本58页
电子云
课堂练习：
5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra 的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上， 已知ra>rb，则在此过程中（ C）
A、原子要发出一系列频率的光子
B、原子要吸收一系列频率的光子
C、原子要发出某一频率的光子
D、原子要吸收某一频率的光子
同 学 们 再 见
3、原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕 核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电 子的可能轨道的分布也是不连续的。
43 2
定态假设
E4 E3 E2
1
玻尔（1885~1962）
E1
轨道假设
4 3 21
1
43 2
跃迁假设
E4 E3 E2
E1
hv=E初 – E未
rn= n2r1
En=
E1 n2
矛盾（2）：
同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时 辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的频 率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕核 运行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁波 的频率也要不断变化。这样，大量原子发光的 光谱就应该是包含一切频率的连续谱。
19-4 原子结构的量子力学描述PPT资料21页
下面根据泡利不相容原理，计算各壳层所可能容 纳的电子数。
（1）先考虑具有相同的n和l量子数的电子所构成的一 个次壳层中可以容纳的最多电子数：
对一个l，可以有（2l+1）个ml，对每一个ml ， 又可以有两个ms，因此，对每一个l，可以有2（2l+1）
个不同的状态。这就是说，每一个次壳层中可以容纳
的最多电子数是Nl=2（2l+1）。
（2）在n=3主壳层中有：3s，3p，3d三个分 壳层，它们分别有2个电子、6个电子和10个电子。
（3）砷的最外主壳层为n=4主壳层，壳层内 含有4s和4p两个分壳层，共有5个电子。
20
END
co2s
|Y11
|2 3 sin2 8
10
二、原子的壳层结构述
1.电子的自旋 实验证明，电子除绕核运动外，还会绕自射的轴旋转。
实验事实一 1921年，史特恩和革拉赫发现在非均
匀磁场中一些处于s态的原子射线束，一 束分为两束的现象。
这个实验事实仅用原子轨道磁矩是无法解释原子光谱 的多重复杂分裂。因此，实验用的原子是处于S态， 其轨道角动量为零，从而无轨道磁矩。
关于n和l都不同的状态的能级高低问题，我国学 者徐光宪总结出一个规律：
对于原子的外层电子，能级高低以(n0.7l)
来确(n定，0.7l)
越大，能级越高。
17
按照这个规律，可以得到能级由低到高的顺序为：
1s2s2p3s3p4s3d4p
5s4d5p6s4f 5d6p
7s5f 6d7p
例如：4s（即n=4，l=0）和3d（即n=3，l=2）两 个状态，前者的（n+0.7l）=4，后者的（n+0.7l） =4.4 ，所以4s态应比3d态先填入电子。
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