大学化学精品PPT课件

如果电子由能量为E1的轨道跃至能量为E2的轨道, 显然应从外
课
部吸收同样的能量.
件
h E 2 E 1
—
E2 E1
沙
h
E: 轨道的能量
鸥
ν：光的频率
h: Planck常数
6.626x10-34J.S
波尔理论的成功之处
大
● 解释了 H 及 He+、Li2+、B3+ 的原子光谱
学
Wave type
学 年提出的氢原子结构的量子力学模型是基于下述3条假定：
1、关于固定轨道的概念。玻尔模型认为，电子只能在若干圆形
化
的固定轨道上绕核运动。因此，玻尔的氢原子模型可以形象地
学
称为行星模型。电子在轨道上运动的角动量符合以下公式：
课
件
Lmvrn h
—
沙
2
鸥
n 叫做量子数(quantum number), 取1,2,3,…等正整数。轨道角 动量的量子化意味着轨道半径受量子化条件的制约。
件
满足简单的经验关系式:
—
沙
里 德 堡 经 验 公 式 1Rn 1 1 2n 12 2
鸥
式中v为波数的符号, 它定义为波长的倒数, 单位常用cm-1; R∞为里德
伯常量, 实验确定为1.096 77×107 m-1; n2大于n1 , 二者都是不大的正
整数.
大 说明：
学
化
学
课
件
在某一瞬间，一个氢原子只能释放出一条谱线，许
—
沙 多氢原子才能释放出许多谱线，我们在实验中所以能够
鸥
同时观察到全部谱线，是无数个氢原子受到激发到了高
能级，而后又回到低能级的结果。
2、玻尔理论
大
氢原子核内只有一个质子，核外只有一个电子，它是
最简单的原子。在氢原子内，这个电子核外是怎样运动的
学 ？这个问题表面看来似乎不太复杂，但却长期使许多科学
大 第六章 原子结构
学
化
6.1 氢原子结构
学
课
6.2 多电子原子结构
件
—
沙
6.3 元素周期律
鸥
大
第一节 氢原子结构
学
化
一、氢原子光谱与Bohr理论
学
课
二、电子的波粒二象性
件
—
沙
三、SchrÖdinger方程与量子数
鸥
世上成千上万种物质，其性质各不相同，主要是由 大
于物质内部结构不同所至，因此我们要想研究物质的各
大
玻尔模型认为, 只有当电子从较高能态(E2)向较低能态(E1)跃迁时,
原子才能以光子的形式放出能量(即, 定态轨道上运动的电子不放出能
学
量), 光子能量的大小决定于跃迁所涉及的两条轨道间的能量差。根据
普朗克关系式, 该能量差与跃迁过程产生的光子的频率互成正比：
化
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ΔE = E2 － E1 = hν
课
（2）基态(ground state):
件
n 值为 1 的定态。通常电子保持在能量最低的这一基
—
沙
态。基态是能量最低即最稳定的状态.
（3）激发态(excited states):
鸥
指除基态以外的其余定态。各激发态的能量随 n 值增大 而增高。电子只有从外部吸收足够能量时才能到达激发态。
关于能量的吸收和发射：
件
—
沙
鸥
氢原子光谱特征：
大
①不连续的、线状的， ②是很有规律的。
学
氢原子光谱由五组线系组成,
化
即紫外区的莱曼(Lyman)系, 可见区
的巴尔麦(Balmer)系, 红外区的帕
学
邢 (Paschen) 系 、 布 莱 克 特
课
(Brackett)系和芬得(Pfund)系. 任何 一条谱线的波数(wave number)都
这就是著名的德布罗意关系式.
二、电子的波粒二象性
大
1927年，Davissson 和 Germer 应用 Ni 晶体进行电子衍射实验，
学
证实电子具有波动性.
化
K
学
DM
V
课
实验原理
P
件
—
沙
灯光源 X射线管 电子源
鸥
(a) (b)
Schematic drawings of diffraction patterns by
1924年，Louis de Broglie认为： 质量为 m ,运动速度为v 的粒子,相应 的波长为：
—
沙
1924 年说：
h/mvh/ p
“过去，对光过分强调波性而忽
鸥
视它的粒性；现在对电子是否
h6.6261034Js h 为Planck 常量
存在另一种倾向，即过分强调 它的粒性而忽视它的波性.”
家既神往又困扰，经历了一个生动而又曲折的探索过程。 化
1、爱因斯坦的光子学说
学 课
1913年，28岁的Bohr在
2、普朗克的量子化学说 3、氢原子的光谱实验
件
4、卢瑟福的有核模型
—
沙
的基础上，建立了Bohr理论.
鸥
Bohr 理论的主要内容
大
年轻的丹麦物理学家玻尔(Bohr N，1885-1962)于1913
学
种不同的性质，就必须首先要搞清楚物质的结构。
化
物质性质 物质结构 分子结构 原子结构
学
物质是由分子组成，分子是由原子组成，原子是由
课 原子核和核外电子组成，原子核在化学变化中不发生变
件
化，而核外的电子发生变化，因此要想搞清楚物质结构，
—
沙
必须首先了解分子和原子结构，要想搞清楚原子结构必
须搞清楚原子核外的电子排布，为此本章将重点从以上
沙
● 不能解释氢原子光谱的精细结构
鸥
● 不能解释氢原子光谱在磁场中的分裂
● 不能解释多电子原子的光谱
3、 德布罗意关系式--微粒的波动性
大
（1）微粒波动性的直接证据 — 光的衍射和绕射
学
灯光源
化
学
（2）德布罗意关系式 — 一个伟大思想的诞生
课 件
在光的波粒二象性
的启发下，德布罗意 提出一种假想.他于
2、关于轨道能量量子化的概念。电子轨道角动量的量子化也
大
意味着能量量子化。即原子只能处于上述条件所限定的几个
能态, 不可能存在其他能态。
学
（1）定态(stationary state)：
化
在一定轨道中运动的电子具有一定的能量，称为定态。
学
处于定态的电子只能在有确定半径和能量的定态轨道上运
动, 不辐射能量也不吸收能量。
鸥
几个方面来讨论。
一、 氢原子光谱与Bohr理论
大
学 1、氢原子光谱
与日光经过棱镜后得到的七色连续光谱不同, 原子受高温
化
火焰、电弧等激发时，发射出来的是不连续的线状光谱。每
学
种元素的原子都有其特征波长的光谱线，它们是现代光谱分
析的基础。氢原子的发射光谱是所有原子发射光谱中最简单
课
的，发出紫外和可见光。
Hα
Hβ Hγ
Hδ
化
Calculated value/nm
656.2 486.1 434.0 410.1
Experimental value/nm 656.3 486.1 434.1 410.2
学
● 说明了原子的稳定性
课
● 对其他发光现象（如Ｘ光的形成）也能解释
件
● 计算氢原子的电离能
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波尔理论的不足之处