《无机化学》教学课件-物质结构简介
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2. 波尔理论
波尔理论的成功之处
Ø 解释了H及He+、Li2+、Be3+的原子光谱；
Wave type Calculated value/nm Experimental value/nm
第四章第一节
Hα Hβ Hγ Hδ 656.2 486.1 434.0 410.1 656.3 486.1 434.1 410.2
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一、氢原子光谱和波尔理论
第四章第一节
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1. 氢原子光谱 当一束太阳光（复合光）通过三棱镜折射后，在屏 幕上可以得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光谱带， 这种以不同波长顺序排列的光谱带称为连续光谱。
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1. 氢原子光谱
氢原子光谱实验：
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2. 波尔理论
第四章第一节
当电子从高能量轨道跃迁至低能量轨道时，其辐射 能的频率v为
−2.179 × 10−18 −2.179 × 10−18 J − J 2 2 n2 n1 ∆E ν= = h h 2.179 × 10−18 J 1 1 1 15 −1 1 = 2 − 2 = 3.289 × 10 s 2 − 2 −34 6.626 × 10 J.s n1 n2 n1 n2 1 1 = R 2 − 2 n1 n2
2. 波尔理论
第四章第一节
1900年，普朗克(Planck)提出量子论： （1）能量是一份一份不连续的； 连续 （2）能量最小的单位是能量子或光量子； （3）物质吸收和发射的能量总是量子的整数倍。 一个光量子所具有的能量E与光的频率v成正比，即 E＝hv
式中h为普朗克常数，其值为6.625×10−34J·s。
第四章 物质结构简介
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 微观粒子的运动特征 原子核外电子的运动状态 多电子原子核外电子的运动状态 原子结构与元素周期律 离子键 共价键 分子间力和氢键
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第一节
微观粒子的运动特征
第四章第一节
1911年，英国物理学家卢瑟福 (E·Rutherford)通过α粒子散射实验 证明了原子核的存在，提出了原子的核型结构。 核型原子模型的要点： （1）原子包括原子核和核外电子； （2）原子核的体积极小，密度大； （3）核外电子绕核做高速运动； （4）原子是电中性的。 根据经典电磁力学有： （1）原子会毁灭； （2）原子发射光的光谱应为连续光谱。
Ø 说明了原子的稳定性；
波尔理论的不足之处
Ø 不能解释氢原子光谱的精细结构； Ø 不能解释多电子原子的光谱。
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二、微观粒子的波粒二象性
第四章第一节
1924年，法国物理学家德布罗依 (De Broglie) 在光 的波粒二象性的启发下，大胆地提出了实物粒子，如电 子、原子、分子等微观粒子也具有波粒二象性的假设。 并预言质量为m，速率为υ的微观粒子的波长：
意义：普朗克的量子论揭示了微观粒子一些物理量变化 的不连续性，这是质量极微小的电子、原子、分子、离 子等微观粒子与宏观物体的一个重要区别。
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2. 波尔理论
Einstein的光子学说：
第四章第一节
（1）光是电磁波的一种，具有波粒二象性； （2）一束光是由具有粒子特征的光子所组成； （3）每一个光子的能量与光的频率成正比。
1 1 ν = R 2 − 2 n1 n2
c λ= ν
式中v为谱线频率，R为里德堡常 数（3.289×1015 s−1），n1、n2为正整 数，且n1＜n2，c为光速。 n1=2时，n2=3，Hα；n2=4，Hβ ； n2=5，Hγ；n2=6，Hδ。
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h 角动量： L = mυ r = n ⋅ 2π
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2. 波尔理论
第四章第一节
（2）定态 稳定轨道中运动电子处于某一稳定状态(定态)， 能量最低的定态称为基态，能量较高的定态称为激发态。 （3）能量的吸收与辐射
电子在不同轨道之间跃 迁时，原子会吸收或辐射出 能量。吸收或辐射出能量的 多少决定于跃迁前后的两个 轨道能量之差。即
∆E = E终态−E始态
与光的频率关系为
∆E ν= h
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2. 波尔理论
第四章第一节
根据上述假设，玻尔导出了氢原子的各种定态轨道 半径和能量的计算公式：
r = 52.9n 2 pm −2.179 × 10−18 En = J 2 n (1eV = 1.602 ×10−19 J)
c E =mc2 2 E = hν → mc = h c ν= λ λ h → P = λ
P =mc
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2. 波尔理论
第四章第一节
1913年，丹麦物理学家玻尔(Bohr)提出了原子结构 模型的理论，其内容可概括为以下三点假设。 （1） 稳定轨道 原子中的 电子只能在符合一定量子化 条件的轨道上运动，在这些 轨道上运动时，不放出也不 吸收能量，这些轨道称做稳 定轨道。 量子数 n=1,2,3······
h h P = mυ = ⇒ λ = λ mυ
称为德布罗依关系式。 1927年，戴维逊 (Davissa)和革末 (Germer)电子衍 射实验证实了德布罗依的假设。
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二、微观粒子的波粒二象性
第四章第一节
（a）短时间衍射结果 （b）长时间衍射结果 电子衍射实验示意图 www.themegallery.com
第四章第一节
Hδ 410.2
Hγ 434.0
Hβ 486.1
Hα 656.2 nm
氢原子光谱特点：①不连续的线状光谱（或原子光谱）；
②很有规律性。
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1. 氢原子光谱
第四章第一节
1913年瑞典物理学家里德堡 (Rydberg) 仔细测定了 氢原子光谱各谱线的频率，找出了能概括谱线之间联系 的经验公式——里德堡公式：
2. 波尔理论
波尔理论的成功之处
Ø 解释了H及He+、Li2+、Be3+的原子光谱；
Wave type Calculated value/nm Experimental value/nm
第四章第一节
Hα Hβ Hγ Hδ 656.2 486.1 434.0 410.1 656.3 486.1 434.1 410.2
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一、氢原子光谱和波尔理论
第四章第一节
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1. 氢原子光谱 当一束太阳光（复合光）通过三棱镜折射后，在屏 幕上可以得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的光谱带， 这种以不同波长顺序排列的光谱带称为连续光谱。
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1. 氢原子光谱
氢原子光谱实验：
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2. 波尔理论
第四章第一节
当电子从高能量轨道跃迁至低能量轨道时，其辐射 能的频率v为
−2.179 × 10−18 −2.179 × 10−18 J − J 2 2 n2 n1 ∆E ν= = h h 2.179 × 10−18 J 1 1 1 15 −1 1 = 2 − 2 = 3.289 × 10 s 2 − 2 −34 6.626 × 10 J.s n1 n2 n1 n2 1 1 = R 2 − 2 n1 n2
2. 波尔理论
第四章第一节
1900年，普朗克(Planck)提出量子论： （1）能量是一份一份不连续的； 连续 （2）能量最小的单位是能量子或光量子； （3）物质吸收和发射的能量总是量子的整数倍。 一个光量子所具有的能量E与光的频率v成正比，即 E＝hv
式中h为普朗克常数，其值为6.625×10−34J·s。
第四章 物质结构简介
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 微观粒子的运动特征 原子核外电子的运动状态 多电子原子核外电子的运动状态 原子结构与元素周期律 离子键 共价键 分子间力和氢键
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第一节
微观粒子的运动特征
第四章第一节
1911年，英国物理学家卢瑟福 (E·Rutherford)通过α粒子散射实验 证明了原子核的存在，提出了原子的核型结构。 核型原子模型的要点： （1）原子包括原子核和核外电子； （2）原子核的体积极小，密度大； （3）核外电子绕核做高速运动； （4）原子是电中性的。 根据经典电磁力学有： （1）原子会毁灭； （2）原子发射光的光谱应为连续光谱。
Ø 说明了原子的稳定性；
波尔理论的不足之处
Ø 不能解释氢原子光谱的精细结构； Ø 不能解释多电子原子的光谱。
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二、微观粒子的波粒二象性
第四章第一节
1924年，法国物理学家德布罗依 (De Broglie) 在光 的波粒二象性的启发下，大胆地提出了实物粒子，如电 子、原子、分子等微观粒子也具有波粒二象性的假设。 并预言质量为m，速率为υ的微观粒子的波长：
意义：普朗克的量子论揭示了微观粒子一些物理量变化 的不连续性，这是质量极微小的电子、原子、分子、离 子等微观粒子与宏观物体的一个重要区别。
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2. 波尔理论
Einstein的光子学说：
第四章第一节
（1）光是电磁波的一种，具有波粒二象性； （2）一束光是由具有粒子特征的光子所组成； （3）每一个光子的能量与光的频率成正比。
1 1 ν = R 2 − 2 n1 n2
c λ= ν
式中v为谱线频率，R为里德堡常 数（3.289×1015 s−1），n1、n2为正整 数，且n1＜n2，c为光速。 n1=2时，n2=3，Hα；n2=4，Hβ ； n2=5，Hγ；n2=6，Hδ。
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第四章第一节
（2）定态 稳定轨道中运动电子处于某一稳定状态(定态)， 能量最低的定态称为基态，能量较高的定态称为激发态。 （3）能量的吸收与辐射
电子在不同轨道之间跃 迁时，原子会吸收或辐射出 能量。吸收或辐射出能量的 多少决定于跃迁前后的两个 轨道能量之差。即
∆E = E终态−E始态
与光的频率关系为
∆E ν= h
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根据上述假设，玻尔导出了氢原子的各种定态轨道 半径和能量的计算公式：
r = 52.9n 2 pm −2.179 × 10−18 En = J 2 n (1eV = 1.602 ×10−19 J)
c E =mc2 2 E = hν → mc = h c ν= λ λ h → P = λ
P =mc
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2. 波尔理论
第四章第一节
1913年，丹麦物理学家玻尔(Bohr)提出了原子结构 模型的理论，其内容可概括为以下三点假设。 （1） 稳定轨道 原子中的 电子只能在符合一定量子化 条件的轨道上运动，在这些 轨道上运动时，不放出也不 吸收能量，这些轨道称做稳 定轨道。 量子数 n=1,2,3······
h h P = mυ = ⇒ λ = λ mυ
称为德布罗依关系式。 1927年，戴维逊 (Davissa)和革末 (Germer)电子衍 射实验证实了德布罗依的假设。
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二、微观粒子的波粒二象性
第四章第一节
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第四章第一节
Hδ 410.2
Hγ 434.0
Hβ 486.1
Hα 656.2 nm
氢原子光谱特点：①不连续的线状光谱（或原子光谱）；
②很有规律性。
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1. 氢原子光谱
第四章第一节
1913年瑞典物理学家里德堡 (Rydberg) 仔细测定了 氢原子光谱各谱线的频率，找出了能概括谱线之间联系 的经验公式——里德堡公式：