氢原子光谱特征
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
道上运动,且不辐射能量； ②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；
③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 h：Planck常数
1.2.2 电子的波粒二象性
当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。
Z 24 Cr： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s1
Ar3d 5 4s1
Z 29 Cu：1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d10 4s1
Ar3d10 4s1 Ar称为原子实
1.4 元素周期律
1.4.1 原子的电子层结构和 元素周期系
1924年，Louis de Broglie（德布罗意路 易斯·德布罗意）认为：质量为 m ，运动速 度为υ的粒子，相应的波长为：
λ=h/mυ=h/p，
h=6.626×10-34J·s，Plank常量。
1927年，Davissson和Germer应用 Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具 有波动性。
1.3 基态原子电子组态
1.3.1 构造原理 1.3.2 核外电子排布
1.3.1 构造原理
轨道：与氢原子类似，其电子运动状态 可描述为1s, 2s, 2px, 2py, 2pz, 3s…
能量：与氢原子不同, 能量不仅与n有关, 也与l有关; 在外加场的作用下, 还 与m有关。
1.Pauling近似能级图
1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。
卢瑟福原子模型
质子、中子、电子的电性和电量
1个质子带一个单位正电荷 中子不带电 1个电子带一个单位负电荷
原子的构成、原子核的构成是怎样的?
{ { 原子
原子核
质子 中子
核外电子
1.2 氢原子结构
1.2.1 氢原子光谱与Bohr理论 1.2.2 电子的波粒二象性 1.2.3 四个量子数
1.4.1 原子的电子层结构和元素周期系
元素周期律：元素以及由它形成的单质 和化合物的性质，随着元素的原子序数(核电 荷数)的依次递增，呈现周期性的变化。
元素周期表(长表)：
1.2.1 氢原子光谱与Bohr理论
1.光和电磁辐射
红
橙
黄绿
青蓝
紫
氢原子光谱特征： • 不连续光谱,即线状光谱 • 其频率具有一定的规律
经验公式：
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？
3.Bohr理论 三点假设： ①核外电子只能在有确定半径和能量的轨
)2
J
σ为屏蔽常数，可用 Slater 经验规则算得。
Z－σ= Z*，Z* ——有效核电荷数
4.钻穿效应 进入原子内部空间，
受到核的较强的吸引 作用。
2s,2p轨道的径向分布图
3d 与 4s轨道的径向分布图
1.3.2 核外电子排布
核外电子分布三规则：
• 最低能量原理 电子在核外排列应尽先分布在低能级轨
道上, 使整个原子系统能量最 低。
• Pauli不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式
相反的电子。
• Hund 规则 在 n 和 l 相同的轨道上分布的电子,将尽
可能分占 m 值不同的轨道, 且自旋平行。
N：1s2 2s2 2p3
Z = 26 Fe：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 •半满全满规则：
1.2.3 四个量子数
1 主量子数 n
n=1, 2, 3,…… 2 角量子数l
l = 0,1,2,….n-1
3 磁量子数 m
m = +l,….0…..-l
4 自旋量子数 ms
ms
1, 2
1 ms 2
主量子数n：
•与电子能量有关，对于氢原子，电子能量 唯一决定于n；
E
2.179 10 18 n2
0
1
2
3…Leabharlann Baidu
轨道 s
p
d
f…
例如: n =2， l =0， m =0， 2s
n =3， l =1， m =0， 3pz n =3， l =2， m =0， 3dz2 思考题：
当n为3时, l ,m 分别可以取何值？轨道 的名称怎样?
小结：量子数与电子云的关系 • n：决定电子云的大小 • l：描述电子云的形状 • m：描述电子云的伸展方向 • ms：描述电子云的自旋方向
1.4.2 元素性质的周期性
初赛基本要求：
元素周期律与元素周期系 周期。1—18族。主族 与副族。过渡元素。主、副族同族元素从上到下性 质变化一般规律；同周期元素从左到右性质变化一 般规律。原子半径和离子半径。s、p、d、ds区元素 的基本化学性质和原子的电子构型。元素在周期表 中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与 价电子数）的关系。最高氧化态与族序数的关系。 对角线规则。金属与非金属在周期表中的位置。半 金属（类金属）。主、副族的重要而常见元素的名 称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要 形态。铂系元素的概念。
2.Cotton原子 轨道能级图 • n 相同的氢原子 轨道的简并性。 •原子轨道的能量 随原子序数的增 大而降低。 •随着原子序数的 增大，原子轨道 产生能级交错现 象。
3.屏蔽效应
e-
e-
2-σ
+2 e-
+2
e-
He
He+
假想He
屏蔽效应：由核外电子云抵消一些核电 荷的作用。
E
2.179 10 18 (Z n2
初赛基本要求:
核外电子运动状态: 用s、p、d等来表示基态 构型（包括中性原子、正离子和负离子）核外电 子排布。电离能、电子亲合能、电负性。
决赛基本要求:
四个量子数的物理意义及取值。氢原子和类 氢离子的原子轨道能量的计算。s、p、d原子轨 道轮廓图及应用。
1.1 道尔顿原子论
19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说， 他认为原子是微小的不可分割的实心球体。
J
•不同的n值，对应于不同的电子层：
１ ２ ３ ４ ５… K L M N O…
角量子数l ： l 的取值 0，1，2，3……n－1 对应着 s, p, d, f…... (亚层) l 决定了ψ的角度函数的形状。
磁量子数m： m可取 0，±1, ±2……±l ； 其值决定了ψ角度函数的空间取向。
n, l, m 一定，轨道也确定
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；
③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 h：Planck常数
1.2.2 电子的波粒二象性
当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。
Z 24 Cr： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s1
Ar3d 5 4s1
Z 29 Cu：1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d10 4s1
Ar3d10 4s1 Ar称为原子实
1.4 元素周期律
1.4.1 原子的电子层结构和 元素周期系
1924年，Louis de Broglie（德布罗意路 易斯·德布罗意）认为：质量为 m ，运动速 度为υ的粒子，相应的波长为：
λ=h/mυ=h/p，
h=6.626×10-34J·s，Plank常量。
1927年，Davissson和Germer应用 Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具 有波动性。
1.3 基态原子电子组态
1.3.1 构造原理 1.3.2 核外电子排布
1.3.1 构造原理
轨道：与氢原子类似，其电子运动状态 可描述为1s, 2s, 2px, 2py, 2pz, 3s…
能量：与氢原子不同, 能量不仅与n有关, 也与l有关; 在外加场的作用下, 还 与m有关。
1.Pauling近似能级图
1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。
卢瑟福原子模型
质子、中子、电子的电性和电量
1个质子带一个单位正电荷 中子不带电 1个电子带一个单位负电荷
原子的构成、原子核的构成是怎样的?
{ { 原子
原子核
质子 中子
核外电子
1.2 氢原子结构
1.2.1 氢原子光谱与Bohr理论 1.2.2 电子的波粒二象性 1.2.3 四个量子数
1.4.1 原子的电子层结构和元素周期系
元素周期律：元素以及由它形成的单质 和化合物的性质，随着元素的原子序数(核电 荷数)的依次递增，呈现周期性的变化。
元素周期表(长表)：
1.2.1 氢原子光谱与Bohr理论
1.光和电磁辐射
红
橙
黄绿
青蓝
紫
氢原子光谱特征： • 不连续光谱,即线状光谱 • 其频率具有一定的规律
经验公式：
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？
3.Bohr理论 三点假设： ①核外电子只能在有确定半径和能量的轨
)2
J
σ为屏蔽常数，可用 Slater 经验规则算得。
Z－σ= Z*，Z* ——有效核电荷数
4.钻穿效应 进入原子内部空间，
受到核的较强的吸引 作用。
2s,2p轨道的径向分布图
3d 与 4s轨道的径向分布图
1.3.2 核外电子排布
核外电子分布三规则：
• 最低能量原理 电子在核外排列应尽先分布在低能级轨
道上, 使整个原子系统能量最 低。
• Pauli不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式
相反的电子。
• Hund 规则 在 n 和 l 相同的轨道上分布的电子,将尽
可能分占 m 值不同的轨道, 且自旋平行。
N：1s2 2s2 2p3
Z = 26 Fe：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 •半满全满规则：
1.2.3 四个量子数
1 主量子数 n
n=1, 2, 3,…… 2 角量子数l
l = 0,1,2,….n-1
3 磁量子数 m
m = +l,….0…..-l
4 自旋量子数 ms
ms
1, 2
1 ms 2
主量子数n：
•与电子能量有关，对于氢原子，电子能量 唯一决定于n；
E
2.179 10 18 n2
0
1
2
3…Leabharlann Baidu
轨道 s
p
d
f…
例如: n =2， l =0， m =0， 2s
n =3， l =1， m =0， 3pz n =3， l =2， m =0， 3dz2 思考题：
当n为3时, l ,m 分别可以取何值？轨道 的名称怎样?
小结：量子数与电子云的关系 • n：决定电子云的大小 • l：描述电子云的形状 • m：描述电子云的伸展方向 • ms：描述电子云的自旋方向
1.4.2 元素性质的周期性
初赛基本要求：
元素周期律与元素周期系 周期。1—18族。主族 与副族。过渡元素。主、副族同族元素从上到下性 质变化一般规律；同周期元素从左到右性质变化一 般规律。原子半径和离子半径。s、p、d、ds区元素 的基本化学性质和原子的电子构型。元素在周期表 中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与 价电子数）的关系。最高氧化态与族序数的关系。 对角线规则。金属与非金属在周期表中的位置。半 金属（类金属）。主、副族的重要而常见元素的名 称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要 形态。铂系元素的概念。
2.Cotton原子 轨道能级图 • n 相同的氢原子 轨道的简并性。 •原子轨道的能量 随原子序数的增 大而降低。 •随着原子序数的 增大，原子轨道 产生能级交错现 象。
3.屏蔽效应
e-
e-
2-σ
+2 e-
+2
e-
He
He+
假想He
屏蔽效应：由核外电子云抵消一些核电 荷的作用。
E
2.179 10 18 (Z n2
初赛基本要求:
核外电子运动状态: 用s、p、d等来表示基态 构型（包括中性原子、正离子和负离子）核外电 子排布。电离能、电子亲合能、电负性。
决赛基本要求:
四个量子数的物理意义及取值。氢原子和类 氢离子的原子轨道能量的计算。s、p、d原子轨 道轮廓图及应用。
1.1 道尔顿原子论
19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说， 他认为原子是微小的不可分割的实心球体。
J
•不同的n值，对应于不同的电子层：
１ ２ ３ ４ ５… K L M N O…
角量子数l ： l 的取值 0，1，2，3……n－1 对应着 s, p, d, f…... (亚层) l 决定了ψ的角度函数的形状。
磁量子数m： m可取 0，±1, ±2……±l ； 其值决定了ψ角度函数的空间取向。
n, l, m 一定，轨道也确定