原子的结构和性质
元素的原子结构及其化学性质
元素的原子结构及其化学性质元素是组成物质的基本单位，其原子结构和化学性质是研究化学的基础。
本文将详细介绍元素的原子结构及其化学性质。
一、原子结构原子是最小的物质单位，具有无限的分解能力。
在现代原子理论中，原子结构被分为三个组成部分：质子、中子和电子。
质子和中子位于原子核中心，占据原子的大部分质量，而电子则绕核旋转，占据大部分原子的体积。
原子核的电荷为正电荷，电子的电荷为负电荷，因此原子整体带有净电荷为0的性质。
元素的质子数为每种元素的唯一特征，称作原子序数。
原子序数为1的元素是氢（H），原子序数为2的元素是氦（He），以此类推。
元素的核外层的电子数，决定了元素的性质和化学反应能力。
原子的电子排布方式是按照“能量最低、能级最少”的原则排布，也称作能级填充原则。
二、周期表元素的周期性是指，在同一周期内，原子核内的质子数不断增加，电子数不断增加，外层电子在同一层次上填满，导致原子性质的周期性变化。
Dmitri Mendeleev将元素按照原子序数和化学性质排列，并形成了我们熟知的现代元素周期表。
周期表的竖列为元素的族，每个族的元素具有相似的物理和化学性质。
周期表的水平行被称为一周期，同时在相邻一周期内的元素具有相似的元素化学性质。
由此，周期表成为研究元素化学性质和性质周期性的基础。
三、元素的化学性质元素的化学性质包括元素的原子结构、元素的反应活性和元素的物理性质。
1. 元素的反应活性元素的反应活性是指元素自身或与其他物质发生反应的能力。
化学反应是通过原子的失去或获得电子实现的，因此，原子外层的电子数越少，该元素就越容易与其他元素反应形成化合物。
金属元素与非金属元素的反应活性是不同的。
金属元素在化学反应中，通常是丧失外层电子形成离子，再和其他原子形成化合物。
非金属元素则通常是在反应中获得一个或多个外层电子，形成阴离子或分子化合物。
元素的反应活性可以通过电位高低、键结构和化学结构等来指示。
2. 元素的物理性质元素的物理性质包括元素的密度、熔点、沸点和硬度等特征。
化学元素的原子结构与性质
化学元素的原子结构与性质化学元素是构成物质的基本单位，每个元素都有独特的原子结构和性质。
了解元素的原子结构对于理解元素性质和化学反应至关重要。
本文将介绍化学元素的原子结构和性质，并探讨二者之间的关系。
一、原子结构化学元素的原子由原子核和围绕核运动的电子构成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电。
原子核带有正电荷，而电子带有负电荷，这种相反电荷之间的吸引力维持着电子围绕原子核运动。
原子的质子数决定了元素的原子序数，也称为元素的核电荷数。
原子中的电子以能级或轨道的形式存在。
每个能级具有一定数量的子壳，而每个子壳又包含一定数量的轨道。
每个轨道最多可以容纳一对电子，且电子在同一个轨道上自旋方向相同。
轨道按照能级从低到高排列，分为K、L、M、N等不同的字母表示。
二、元素性质不同元素的原子结构导致了它们的性质差异。
元素的性质可以分为物理性质和化学性质。
1. 物理性质物理性质是指物质不发生化学变化时所表现出的性质。
这些性质主要包括颜色、硬度、密度、熔点、沸点等。
例如，金属元素通常具有良好的导电性和导热性，这与它们具有自由电子和紧密排列的结构有关。
2. 化学性质化学性质是指物质与其他物质发生化学反应时所表现出的性质。
元素的化学性质主要取决于其原子结构中的电子配置。
原子的外层轨道电子数目决定了元素的化学反应活性。
一般来说，内层电子较稳定，不易被其他原子接触，而外层电子较活跃，容易参与化学反应。
三、原子结构与性质的关系元素的原子结构决定了元素的性质，这正是因为不同元素具有不同的原子结构，才能体现出它们独特的性质。
1. 周期表和元素性质元素周期表是一种将元素按原子序数和电子结构排列的方式。
通过周期表的布局，我们可以观察到一些明显的规律，例如，元素的周期性重复性质。
这是因为周期表中的元素具有相似的电子配置，导致它们具有类似的化学性质。
2. 价电子和化学反应价电子是指原子最外层轨道上的电子，也是参与元素化学反应的主要电子。
帮助学生理解原子与核的结构与性质
帮助学生理解原子与核的结构与性质原子与核的结构与性质原子与核是物质世界的基本组成部分，它们的结构与性质对于学生理解化学、物理等科学知识至关重要。
本文将从原子与核的结构、原子的性质、核的性质等方面进行探讨，以帮助学生深入理解这一重要概念。
一、原子的结构原子是物质的基本单位，由原子核和电子壳层构成。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成。
质子带有正电荷，中子不带电荷。
电子壳层围绕原子核运动，电子带有负电荷，平衡了原子核的正电荷。
在原子结构中，质子和中子集中在原子核中，而电子则围绕核运动。
原子核带有正电荷，而整体原子带有零净电荷。
二、原子的性质原子的性质包括原子半径、原子质量、原子的化学性质等。
1. 原子半径: 原子半径指的是原子核与最外层电子轨道的距离。
原子半径主要由原子核的质子数以及电子的排布方式决定。
原子半径随着电子层次增加而增加，同一周期内，原子半径由左至右逐渐减小。
2. 原子质量: 原子质量由原子核中质子数和中子数之和决定。
质子和中子的相对质量均为1，而电子的质量可忽略不计。
原子质量主要用来标识不同元素。
3. 原子的化学性质: 原子的化学性质取决于原子核中的质子和不同电子层次之间的电子结构。
电子层次的不同排布方式决定了元素的化学性质，例如反应活性和元素化合价等。
三、核的结构与性质核是原子的重要组成部分，它决定了原子的质量、核能等重要性质。
1. 核子: 核子是原子核中的基本组成单位，包括质子和中子。
核子质量相对较大，质子带有正电荷，中子不带电。
质子数目决定了元素的种类，即不同元素的原子核中质子数不同。
2. 质子数与核能: 核能是核结构的重要性质，与核中的质子数密切相关。
在同位素中，质子数增加，核能增大。
3. 同位素与同位素变化: 同位素指的是原子核中质子数相同、中子数不同的核种。
同位素变化包括α衰变、β衰变和γ射线等，这些变化反映了原子核的不稳定性。
四、原子核与放射性放射性是原子核的一种特殊性质，放射性元素的核能不稳定，会自发地发生核衰变过程，放出辐射。
大学《结构化学-原子的结构和性质》课件
对于每一个n值均有相应径向波函数
2Z 3 (n l 1)! 12 2 l 2l 1 Rn ,l ( ) [( ) ] e Ln l ( ) 3 n 0 2n[(n 1)!]
2Zr , n 0
2l 1 n 1 d d 2 l 1 n l Ln l e e 2l 1 n l d d
2 2 2 2 2 2 0
1 1 1 [ (sin ) ] ( , ) k ( , ) sin sin
2 2 2
——勒让德方程
将 Y ( , ) ( ).( ) 代入，整理得：
Sin 2 2 Sin k Sin m
3 2
Zr Z2 r 2 27 18 2 2 0 0 Zr e
m 1 im 1 i e cos m sin m 2 2 2
它们的线性组合也是方程的解，由此得到方程的实函数解：
2C C ( m m ) cos m 2 i2D sin m D ( m m ) sin m 2
2s 2p
Z 0 Z 0
Zr Zr 2 e 0 Zr e
20
20
3 2
Zr 0
3s 3p
Z 2 R 3 , 0 r 81 3 0 Z 4 R 3 ,1 r 81 6 0 4 R 3 , 2 r 81 30
Θ(θ) 方程的解：
2 1 d m 由原方程得： (sin ) k 0 2 sin d sin
第1讲 原子结构与性质
三原理一规则
最大容纳原理 能量最低原理 泡利原理 洪特规则
1）最大容纳原理：每个电子层最多容纳2n2个电子。
(2)能量最低原理 ①原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于 最低状态。 ②基态原子： 处于最低能量的原子 。当基态原子 吸收 能 量后，电子会 跃迁到较高能级 ，变成 激发态 (3)泡利原理 一个原子轨道最多容纳 2 个电子，而且 自旋状态 相反。 (4)洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子 总是优先 单独占据一个轨道 ，而且 自旋状态 相同。 原子。
意义
决定元素的种类 决定同位素和质量数 价电子决定元素化性
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 原子： 质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数
(1) 重 要 的 等 式
阳离子：质子数=核外电子数+离子所带电荷数 阴离子：质子数=核外电子数-离子所带电荷数
例1（99）“铱星”计划中的铱的一种同位素是 191 Ir其核内中子数是 B 77 A. 77 B. 114 C. 191 D. 268
元素原子核外电子总数比A元素原子核外电子总数多5
个，则A、B两元素形成的化合物可表示为(
A. A3B2 B.A2B3 C.AB3
B
)
D.AB2
例2.设X、Y、Z代表三种元素，已知：
① X+和Y-两种离子具有相同的电子层结构 ② Z元素原子核内质子数比Y元素原子核内质子数少9个 ③ Y和Z两种元素可以形成4核42个电子的负一价阴离子 据此，请填空： （1）元素Y是
Cr：1s22s22p63s23p63d44s2(×) 例如： Cr：1s22s22p63s23p63d54s1(√) Cu：1s22s22p63s23p63d94s2(×) Cu：1s22s22p63s23p63d104s1(√)
原子的结构和性质
0
14
2.1.2 分离变量法求解薛定谔方程
运用分离法变量法使ψ( r, θ, φ)变成只 含一种变数的函数R(r)、Θ(θ)和Φ(φ)的乘积:
r,, Rr
15
sin2 (r2 R ) sin (sin )
R r r
2mr 2sin 2
2
E
Ze2 40 r
1
2 2
D = r2R2n,l(r)
41
2.3.2 原子轨道的径向部分与电子云 的径向部分
原子轨道的态函数形式非常复杂, 表达成图形才便于讨论化学问题。
42
作图对象重要涉及： (1) 态函数 (即轨道)和电子云；
(2) 完全图形和部分图形； 完全图形有: 态函数图：ψ(r,θ,φ) 电子云图：|ψ(r,θ,φ)|2
9
类氢原子的薛定谔方程：
哈密顿算符： H
2
2
ze2
2m
4 0 r
2
2 x2
2 y 2
2 z 2
薛定谔方程表达式：
2 2 2m
ze2
4 0
r
E
r x2 y2 z2
10
11
通过坐标变换，将 Laplace算符从直角坐 标系(x, y, z)换成球坐 标系(r, θ, ф):
2
1 r2
21
2.1.4 类氢原子的态函数
1.态函数表达式：
n,l,m r, , Rn,l r l,m m
令： Yl,m ( ,) l,m ( ) m ()
则： n,l,m Rn,l (r) Yl,m ( , )
22
Rn,l (r) : 径向态函数
Yl,m ( ,) : 角度态函数
原子的结构与性质
原子的结构与性质原子是构成所有物质的基本单位，也是化学研究的基础。
原子是由质子、中子和电子构成的，每个原子的质子数是固定的，称作原子序数。
但是中子数可变，同种元素的原子的质子数相同，但中子数不同，称为同位素。
原子的电子数也可以变化，同种元素的原子在电子数不同的情况下具有不同的化学性质。
原子的结构先来说说原子的基本结构。
原子由中心的原子核和绕核运动的电子构成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子无电荷。
电子带负电荷，它们在原子核周围高速运动，形成电子壳层。
原子核直径约为10^-15米，它带有正电荷，故原子是带正电荷的。
核内的质子和中子是稳定的，因为它们彼此之间的相互作用力变化不大。
电子壳层数量的不同会对原子性质产生明显的影响。
原子的第一层最多容纳2个电子，第二层最多容纳8个电子。
这意味着带一定电子数的不同元素具有不同的化学性质。
例如，氢原子只有一个电子，因此它比较容易失去电子成为正离子；又例如，氧原子由8个电子构成，因此它比较容易接受两个电子成为负离子。
原子的性质原子的性质涉及它们化学和物理方面的各种特征。
其中一些是：化学性质原子的化学性质包括其倾向于接受、捐赠或共享电子的方式。
这对于它们在化学反应中的行为非常重要。
元素周期表列出了元素的化学性质。
例如，氧原子是高度电负的，也就是它更倾向于吸收电子；另一方面，金属元素如铜和铁更倾向于捐赠电子。
物理性质原子的物理性质包括原子的质量、大小、密度和熔点等。
这些性质主要受到原子核和电子互相作用的影响。
原子的重量原子的重量可以通过原子质量或相对原子质量来表示。
原子质量等于原子核内质子和中子的质量之和，相对原子质量等于元素的原子质量与碳-12相对的比率。
例如，氧-16的原子质量为15.995 u，相对原子质量为16 u。
同位素可以有不同的原子质量和不同的相对原子质量。
原子的大小原子的大小可以通过测量原子的原子半径来确定。
原子半径是从原子核到最外层电子的平均距离。
初中物理原子知识点总结
初中物理原子知识点总结一、原子的结构1. 原子的基本组成原子由质子、中子和电子组成。
质子带正电荷，中子不带电荷，电子带负电荷。
2. 原子核原子核位于原子的中心，由质子和中子组成，质子和中子的质量集中在原子核内。
3. 电子壳层原子核周围围绕着电子，电子围绕原子核运动的轨道称为壳层，电子的轨道排列成不同的能级。
4. 元素的周期表元素的周期表是根据元素的原子序数和原子质量排列的表格，可根据元素在周期表中的位置推断元素的壳层排布。
二、原子的性质1. 原子的大小原子的大小主要由电子的轨道决定。
由于原子核电荷吸引电子，使得电子相对集中在原子核附近，因此原子整体上看起来是较小的。
2. 原子的质量原子的质量主要由其原子核的质子和中子质量决定。
电子质量相对较小，可以忽略不计。
3. 原子的化学性质原子的化学性质取决于其电子结构。
原子通过电子的失去、获得或共享，可以形成化学键以及各种化合物。
4. 原子的核衰变原子核中的质子和中子相互作用不稳定，会发生放射性衰变，释放出粒子或能量。
三、原子的相互作用1. 原子的直接的相互作用原子之间主要通过电磁力相互作用，包括静电力和磁力。
2. 原子的间接的相互作用原子之间还通过电磁辐射相互作用，包括电磁波和光子。
3. 原子的核相互作用原子核之间的相互作用主要通过核力来实现，核力包括弱核力和强核力。
四、原子的能级与光谱1. 原子的能级原子的能级指的是电子在原子中的能量状态。
原子的能级是量子化的，能级之间的跃迁会产生光谱。
2. 光谱光谱是原子或分子在受到激发后产生的特定波长的光。
由于原子能级的量子化特性，不同元素的光谱是独特的，可以用来识别元素的成分。
五、原子的应用1. 化学实验通过对原子结构和性质的了解，可以进行化学实验，包括化学反应和化合物的合成。
2. 原子能原子核的裂变和聚变过程可以释放出巨大的能量，用于发电和核武器等领域。
3. 材料科学通过对原子结构和相互作用的研究，可以开发新的材料，提高材料的性能。
高一化学原子结构与性质知识点
高一化学原子结构与性质知识点原子是构成物质的最基本单位，掌握原子结构与性质对于深入理解化学世界至关重要。
本文将为您详细介绍高一化学原子结构与性质的相关知识点。
一、原子结构原子由带正电的原子核和围绕核运动的电子构成。
1. 原子核：原子核由带正电的质子和中性粒子——中子组成。
质子质量为1，带正电；中子质量为1，电荷中性。
2. 电子：电子是质量很轻、带负电的粒子。
每个原子的电子数与质子数相同，使得原子整体电荷为中性。
二、原子质量原子质量是指一个原子的质子数和中子数之和。
以质子质量为基础，可以计算出原子质量的相对大小。
1. 原子质量单位：原子质量单位（缩写：u）定义为^12C的质量的1/12。
相对质量较小的元素，其原子质量是小数；较重的元素，原子质量通常为整数。
2. 原子质量数：原子质量数是指原子核中质子数和中子数之和。
用A表示，如氧的原子质量数为16。
三、元素周期表元素周期表是由Dmitri Mendeleev按照原子序数和性质将元素分类而成的表格。
使用元素周期表可以了解元素的基本性质和结构。
1. 元素周期表的构成：元素周期表按序数递增排列，横排称为周期，竖排称为族。
2. 元素周期表的分区：- 主族元素：位于周期表的1A至8A族元素，具有较为相似的性质。
- 过渡元素：位于主族元素之后，包括3B至2B族元素。
- 稀有气体：位于元素周期表最后一列的18族元素，具有稳定的八电子外层。
- 锕系和锔系元素：位于元素周期表下方的两行分别为锕系和锔系元素。
四、原子的电子结构原子的电子结构指的是原子内电子的排布方式，可分为主壳层、次壳层和轨道。
1. 主壳层：原子中离核越远的电子主壳层数值越大。
主壳层的编号使用数字和字母表示（如1、2、3...K、L、M）。
2. 次壳层：主壳层内部的层级，由数字表示（如1s、2s、2p 等）。
3. 轨道：次壳层下的进一步划分，用字母表示（如s、p、d、f 等）。
五、原子的化学键和分子原子间的化学键和分子为物质的结构和性质提供了基础。
第二章 原子的结构和性质
1 2π
4. 单电子原子的波函数
●解Θ方程和R方程比较复杂,只将解得的一些波函数列于表2.2. ●ψ由n,l,m所规定,可用ψnlm表示: ψnlm=Rnl(r)Θlm(θ)Φm(φ)=Rnl(r)Ylm(θ,φ) 主量子数n=1,2,3,…,n; 角
2π
数l=0,1,2,…,n-1; 磁量子数m=0,±1,±2,…,±l
x
(5)对x求偏导,将(3)(1)(4)代入,
() 8 x r
1 φ r sin θ sin φ sin φ = yx 2 = 2 2 = cos 2 φ x r sin θ cos 2 φ r sin θ cos 2 φ φ sin φ ∴ = (9) x r sin θ cosθ cosφ sin φ 将(7)(8)(9)代入(4),得: = sin θ cosφ + (10) x r θ r sin θ φ r
z 2
r = cosθ z
θ sin θ 1 2 1 cos 2 θ sin 2 θ 2 3 = = r cos θ r = = z r r r r 1 φ φ sin θ =0 2 = cosθ (16) =0 cos φ z z r r θ z = ih x y Mz y 2π x
cosθ sin φ cosφ = sin θ sin φ + + r y r θ r sin θ φ (15)
r θ φ 类似地: = + y r y θ + y φ y
(11)
r θ φ r 2r = 2 z = 2r cos θ + = + z z z r z θ z φ θ 1 sin θ = ( x 2 + y 2 + z 2 ) 1/ 2 + z ( x 2 + y 2 + z 2 ) 3 / 2 (2 z )
原子结构与性质
若n=3，以下能级符号错误的是（ ） A．n p B．n f C．n d D．n s
AD
3
B
4
下列各电子能层中，不包含 d 能级的是 （ ） A、N能层 B、M能层 C、L能层 D、K能层
5
CD
6
三、构造原理
原子核外电子排布必须遵循一定的能级顺序进行填充
②任一能层的能级总从s能级开始，能级数=能层序数。
④以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次 为1、3、5、7……的二倍。
③各能级所在能层的取值
ns→n≥1；
np→n≥2；
nd→n≥3；
······
2
8
18
32
2n2
以下能级符号正确的是（ ） A、6s B、2d C、3f D、7p
一、开天辟地──原子的诞生
1、现代大爆炸宇宙学理论
其他元素
原子核的熔合反应
大量氢
少量氦
极少量锂
约2h后
宇宙
大爆炸
诞生于
2、氢是宇宙中最丰富的元素，是所有元素之母。
3、地球上的元素绝大多数是金属，非金属 （包括稀有气体）仅22种。
原子的结构
原子
原子核
核外电子
质子
中子
核电荷数=核内质子数=核外电子数
AB
4、某元素原子的价电子构型为3s23p4, 则此元素在周期表的位置是____________
第3周期，第VIA族
A．Cl-
D．1s22s22p63s23p6
B．
C．
B
AC
3、构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是（ ） A．E(4s)＞E(3s)＞E(2s)＞E(1s) B．E(3d)＞E(4s)＞E(3p)＞E(3s) C．E(5s)＞E(4f)＞E(4s)＞E(3d) D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)＞E(3d)
原子的结构和性质
原子的结构和性质原子是物质的基本构建单元，由一个中心核和绕核运动的电子组成。
原子的结构和性质对于理解物质的性质和化学反应机制至关重要。
本文将从原子的结构、原子的物理性质、原子的化学性质和原子的性质的变化等方面进行阐述。
首先，原子的结构主要由原子核和电子组成。
原子核是位于原子中心的带正电荷的粒子，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子不带电荷。
电子是带负电荷的粒子，围绕在原子核外层的电子壳中。
原子核的质量集中在质子和中子上，而电子的质量很小。
原子的物理性质包括质量、电荷和大小。
原子的质量可以通过质子和中子的数量来确定，通常用原子质量单位来表示。
原子的电荷由电子和质子的数量决定，通常情况下原子是电中性的，即正电荷和负电荷平衡。
原子的大小通常通过原子半径来表示，原子半径的大小和电子壳的分布有关，一般来说，原子的半径越大，中心核和外层电子之间的距离越远。
原子的化学性质主要涉及原子的化学键和化学反应。
原子通过与其他原子形成化学键来形成化合物。
化学键主要包括共价键和离子键。
共价键是通过电子共享来形成的，如在氢气分子中，两个氢原子共享一对电子。
离子键是由正离子和负离子之间的吸引力形成的，如氯化钠中的氯离子和钠离子。
化学反应是指原子之间的重新排列以形成新的化学物质。
在化学反应中，原子的化学键会被打破和形成，导致反应物变为产物。
原子的性质会随着原子的变化而变化。
首先，原子的性质可以通过元素周期表来归类和预测。
元素周期表是按照原子序数排列的表格，元素周期规律地从左到右和从上到下排列。
在同一周期中，原子的大小和电负性呈现出规律性的变化。
在同一族中，原子的性质也会有相似之处，如同一族的元素通常具有相似的化学性质。
其次，原子的性质还与原子的能级结构有关。
原子中的电子按照能级填充，每个能级可以容纳一定数量的电子。
不同能级的电子具有不同的能量。
最外层的电子被称为价电子，它们对于原子的化学性质起着重要的作用。
价电子的数量和分布决定了原子的化学键和化学反应。
原子结构与性质
原子结构与性质1、原子的构成中子N（核素）原子核 近似相对原子质量质子Z → 元素符号原子结构 决定原子呈电中性 电子数（Z 个）体积小，运动速率高（近光速），无固定轨道核外电子 运动特征电子云（比喻） 小黑点的意义、小黑点密度的意义。
排布规律 → 电子层数 周期序数及原子半径表示方法 → 原子（离子）的电子式、原子结构示意图2、三个基本关系（1）数量关系：质子数 = 核电荷数 = 核外电子数（原子中）（2）电性关系：①原子中：质子数=核电荷数=核外电子数②阳离子中：质子数>核外电子数 或 质子数=核外电子数+电荷数③阴离子中：质子数<核外电子数 或 质子数=核外电子数-电荷数（3）质量关系：质量数 = 质子数 + 中子数2 原子核外电子排布规律决定 X)(A Z3 相对原子质量定义：以12C原子质量的1/12（约1.66×10-27kg）作为标准，其它原子的质量跟它比较所得的值。
其国际单位制（SI）单位为1，符号为1（单位1一般不写）原子质量：指原子的真实质量，也称绝对质量，是通过精密的实验测得的。
如：一个氯原子的m(35Cl)=5.81×10-26kg。
核素的相对原子质量：各核素的质量与12C的质量的1/12的比值。
一种元素有几种同位素，就应有几种不同的核素的相对原子质量，相对诸量如35Cl为34.969,37Cl为36.966。
原子比较核素的近似相对原子质量：是对核素的相对原子质量取近似整数值，数值上与该质量核素的质量数相等。
如：35Cl为35,37Cl为37。
元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子个数百分比算出的平均值。
如：Ar(Cl)=Ar(35Cl)×a% + Ar(37Cl)×b%元素的近似相对原子质量：用元素同位素的质量数代替同位素相对原子质量与其原子个数百分比的乘积之和。
注意①、核素相对原子质量不是元素的相对原子质量。
2第二章 原子的结构和性质
2.1 单电子原子的Schrödinger 方程及其解
• -1-单电子原子的 Schrödinger 方 程的建立
写出势能和动能算符， 得出氢原子和类氢离子 的Schrödinger 方程：
2 Ze ˆ V 4 0 r
2 2 2 2 2 ˆ H , 2 2 2 2 8 x y z
或者说角动量的绝对值有确定值
h M l l 1 2
角量子数 l 决定电子的原子轨道角动量的大小。 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。
角量子数 l
e 原子的角动量和原子的磁矩有关. 磁矩与角动量的关系 2m M e
2.2 量子数的物理意义
对于Schrö dinger方程
ˆ E H
n
ˆ 作用后都等于一个常数 En乘 解此方程得出的每一个 n 正好被 H 以n , 即n代表的状态具有能量 E .
单电子原子的能级公式为
e4 Z 2 E n 8 2h 2 n 2 0
主量子数 n, n 为1，2，3，4 等正整数。
r : 径向坐标, 决定了球面的大小 θ: 角坐标, 由z轴沿球面延伸至r 的弧 线所表示的角度. φ: 角坐标, 由r沿球面平行xy面延伸至 xz面的弧线所表示的角度.
x r sin cosφ r x2 y2 z2 y r sin sinφ tan y / x z r cos 2 2 2 1/ 2 cos z /( x y z )
氢原子能级：
4
E1 , E1 4 , E1 9 ,
氢原子能级图
En(eV) 0
-0.54 -0.85 -1.51
原子和分子的结构和性质
原子和分子的结构和性质原子和分子是构成物质的基本单位，它们的结构和性质对于理解物质的组成和变化过程至关重要。
本文将探讨原子和分子的结构以及它们的性质。
一、原子结构原子是物质的基本单位，具有质量和电荷。
根据现代原子理论，原子由电子、质子和中子组成。
电子带有负电荷，质子带有正电荷，中子则是中性的。
在原子结构中，电子围绕着原子核运动。
原子核由质子和中子组成，质子带有正电荷，中子不带电。
质子和中子位于原子核的中心，占据极小的空间，但却占据了原子的大部分质量。
原子中的电子分布在不同的能级上。
能级离原子核越远，所含的电子能量越高。
每个能级最多容纳一定数量的电子，根据所谓的奥尔布规则，电子首先填充能量最低的能级。
二、原子性质原子的性质由其组成元素的特性决定。
原子的最基本性质之一是原子量，它等于原子中质子和中子的质量之和。
原子的质量单位是原子质量单位（amu）。
原子的大小通常用原子半径表示。
原子半径是从原子核到外层电子轨道的距离。
原子半径的大小随着元素在原子周期表中的位置而变化。
通常情况下，随着原子序数的增加，原子半径增加。
原子还具有化学性质，包括元素间的化学反应。
原子通过与其他原子或分子进行化学键形成分子和化合物。
原子通过共价键、离子键或金属键与其他原子相互作用，从而形成更复杂的物质。
另外，原子的稳定性也是其重要性质之一。
原子通过填充能级和达到稳定外层电子结构来获得稳定性。
对于大多数元素来说，稳定的外层电子结构一般是满的或与满电子壳相似。
三、分子结构分子是由两个或更多原子组合而成的化学物质。
原子之间的结合可以通过共价键、离子键或金属键来实现。
共价键是通过共享电子对来连接原子的最常见的键类型。
分子的结构描述了原子之间的相对位置。
分子的几何结构对于分子的性质和反应至关重要。
不同的分子结构具有不同的分子性质。
四、分子性质分子的性质由构成分子的原子和键的特性决定。
分子的性质包括物理性质和化学性质。
物理性质包括分子的熔点、沸点、密度和溶解性。
《原子结构与性质》课件
散力、诱导力和取向力等。
氢键的形成
02
当一个电负性较强的原子上有一个孤对电子时，它可以与另一
个电负性较强的原子上的氢原子之间形成氢键。
氢键的特点
03
氢键是一种较强的分子间作用力，可以影响物质的熔点、沸点
和溶解度等性质。
THANKS
感谢观看
05
化学键合理论
共价键合理论
共价键合理论概述
共价键合理论是化学键合理论的 重要组成部分，它解释了原子之 间如何通过共享电子来形成化学
键。
共价键的形成
当两个原子相互靠近时，它们各自 提供电子，形成一个或多个共用电 子对，这些电子对将两个原子紧密 结合在一起。
共价键的类型
根据电子云的分布和重叠程度，共 价键可以分为非极性键、极性键和 离域大π键等类型。
吸收光谱与发射光谱
吸收光谱
指物质吸收光子，从低能级跃迁到高 能级而产生的光谱。吸收光谱中的暗 线与原子的能级有关，可用来研究原 子结构。
发射光谱
指物质通过加热、放电、激光等方式 从高能级跃迁到低能级而释放光子产 生的光谱。发射光谱中的亮线与原子 的能级有关，可用来研究原子结构。
线光谱与连续光谱
线光谱
指由稀薄气体或金属蒸气所发出 的光谱，由不连续的线组成。每 一条线都对应着某种特定的波长 ，反映了原子能级跃迁的规律。
连续光谱
指由炽热的固体、液体或高压气 体所发出的光谱，其特征是谱线 密集且连续分布，反映了原子能 级跃迁的复杂性。
原子能级与光谱项
原子能级
指原子内部各个状态的能量值，由主量子数、角量子数和磁 量子数决定。原子能级是描述原子状态的重要参数，决定了 原子的光谱性质。
离子键合理论
原子结构与性质知识点总结
第一章 原子结构与性质一.原子结构1.能级与能层2.原子轨道3.原子核外电子排布规律⑴构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。
能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s 轨道，后进入3d 轨道，这种现象叫能级交错。
说明：构造原理并不是说4s 能级比3d 能级能量低（实际上4s 能级比3d 能级能量高），而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。
也就是说，整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。
（2）能量最低原理现代物质结构理论证实，原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量说明：构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局限于某个能级。
（3）泡利（不相容）原理基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。
换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli ）原理。
（4）洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特（Hund ）规则。
比如，p3的轨道式为或，而不是。
洪特规则特例：当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全↑↓ ↑↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑充满时，原子处于较稳定的状态。
即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。
前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn3d104s2、36Kr 4s24p6。
4. 基态原子核外电子排布的表示方法(1)电子排布式①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。
原子结构与性质知识点总结
原子结构与性质知识点总结一、原子的基本组成原子是物质的最小单位，由原子核和电子组成。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成。
质子带正电荷，中子没有电荷。
电子位于原子核外部，带有负电荷。
二、核结构原子核的直径约为10^-14米，但它含有原子几乎所有的质量。
原子核的质量数为A，等于质子数Z和中子数N的和，即A=Z+N。
原子核的电荷数等于质子数Z，即原子核的电荷数等于原子中正电子的数目。
三、电子结构电子分布在原子核外部的空间中，遵循能量最低原则填充电子壳层。
电子壳层是原子核的轨道，具有不同的能量级别。
电子壳层分为K、L、M、N等壳层，其中K壳层能量最低，L壳层次之，以此类推。
每个壳层可以容纳不同数量的电子，即2n^2个电子，其中n为壳层的编号。
四、周期表元素周期表是化学元素系统的组织形式，将元素按照化学性质和原子结构进行排列。
周期表分为横向周期和纵向族。
横向周期代表原子核中质子数增加的顺序。
纵向族指的是具有相似化学性质的元素列。
五、元素性质元素的性质与其原子结构密切相关。
原子中质子数Z决定了元素的原子序数，而原子核外电子的排布则决定了元素的化学性质。
元素的性质包括物理性质和化学性质。
1.物理性质：物理性质是不改变物质化学组成的性质。
它们包括原子半径、电离能、电负性、金属性等。
原子半径指的是原子的大小，随着周期上升而减小，周期内从左到右逐渐减小，从上到下逐渐增大。
电离能是电子从原子中被移除所需的能量，随着周期上升而增大，周期内从左到右逐渐增大，从上到下逐渐减小。
电负性是原子对电子的吸引能力，随着周期上升而增大，周期内从左到右逐渐增大，从上到下逐渐减小。
金属性指的是元素在化合物中释放电子的能力，金属元素通常具有良好的导电性和导热性。
2.化学性质：化学性质是物质变化组成的性质。
它们包括元素周期表中元素的活动性和化合价等。
元素的活动性指的是元素与其他元素进行化学反应的倾向。
活动性依赖于元素的电子层结构和原子尺寸。
初中化学知识点归纳原子的结构和性质
初中化学知识点归纳原子的结构和性质初中化学知识点归纳：原子的结构和性质化学作为一门探究物质本质和变化规律的科学，它的基础是对原子结构和性质的了解。
本文将对初中化学中与原子相关的知识进行归纳总结。
一、原子的基本概念和认识原子是构成一切物质的基本微粒，是化学元素的最小单位。
原子的三个基本组成部分是：质子、中子和电子。
1. 质子：质子位于原子核中，具有正电荷，质量约为1.67×10^-27千克，符号为p+。
2. 中子：中子也位于原子核中，不带电荷，质量与质子相当，约为1.67×10^-27千克，符号为n^0。
3. 电子：电子位于原子外层的电子壳中，带有负电荷，质量约为9.11×10^-31千克，符号为e^-。
二、原子的结构原子的结构主要包括原子核和电子壳。
1. 原子核：原子核是由质子和中子组成的，是原子的中心部分，具有正电荷。
其直径约为10^-14米，约占整个原子体积的1/10000。
2. 电子壳：电子壳是由电子组成的，围绕原子核的外部轨道运动。
根据电子能量不同，可以分为K壳、L壳、M壳等多个壳层。
三、原子的性质原子的性质包括原子序数、元素符号、质量数、原子量、同位素等。
1. 原子序数：原子序数是元素在元素周期表中的位置，表示原子核中质子或电子的数量，也叫做元素的序数，一般用字母Z表示。
2. 元素符号：元素符号是对元素名称的简称，采用拉丁字母表示，如氧元素的符号为O。
3. 质量数：质量数是原子核中质子与中子的总数，一般用字母A表示。
4. 原子量：原子量是指元素相对于碳-12同位素的质量的比值，并没有单位。
例如，氧元素的相对原子量为16。
四、同位素同位素是指具有相同原子序数（相同元素）但质量数不同的原子。
同位素具有相似的化学性质，但物理性质和核反应性可能会不同。
五、半衰期半衰期是指放射性核素衰变活度减少到初始活度的一半所需要的时间。
不同的放射性同位素具有不同的半衰期，而半衰期的长短决定了放射性同位素的用途和特点。
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r sin sin
(12)
y
si n 1 z ( x 2 y 2 z 2 ) 3 /2 ( 2 y ) r co r ss i sn i r n 3
y 2
cos sin
(13)
y
r
c1 o2s y1 xrsin1cos
cos y r sin
(14)
sin sin cos sin cos
(15)
y
r
r r sin
z r z r z z
2rr2z2rcos
z
si n ( x 2 y 2 z 2 ) 1 /2 z 1 ( x 2 y 2 z 2 ) 3 /2 ( 2 z )
r cos
z
z
2
1r2co 2sr 31co 2s si2n
2
Ze
4
2 0
r
E
●直角坐标到极坐标的变换
x=rsincos (1)
r2=x2+y2+z2
(4)
y=rsinsin (2)
cos=z/(x2+y2+z2)1/2 (5)
z
z=rcos (3)
tg=y/x
(6)
x x r r x x （＊）
e r
(4)式对x求偏导，并按(1)式代入，
原子的结构和性质
本章要讨论的内容
▪ 1）核外电子运动状态； ▪ 2）电子在某状态时所具有的能量； ▪ 3）电子在核外的排布； ▪ 4）原子的光谱。
▪ 原子：由一个核和若干个电子组成的体系。 ▪ 化学：研究原子之间化合与分解的科学。 ▪ 道尔顿在19世纪初，提出了原子学说。 ▪ 汤姆迅在1897年发现了电子。 ▪ 巴耳末等人在1885－1901年，得出氢原子光谱的经验公式：
◆静电作用势能：
V
4 r
◆折合质量 ：
mN me mN me
对于H原子，mN＝1836.1me，＝1836.1me/1837.1＝0.99946me，折合质量与 电子质量相差无几，可粗略地认为核不动，电子绕核运动，把核放在原点上，即
可得出H原子和类氢离子的Schrödinger方程：
h2
8 2
r
r
r
sin
z
r
1
cos2
z
0
0
z
cos sin
(16)
z
r r
M ˆz 2ihxyyx
2 i r h sc i s n o s i s r i n c n r s o i r c s s n i o r n s s s i s i n c n i r n o c r c s o o r s ss i i n n
★电子的总能量 E ＝mv2/2－e2/40r
＝e2/80r－2e2/80r =－(e2/80r)
★按Bohr模型得出的氢原子能级：
E n
e2 8 0
me2 n 2 h 2 0
me4 8 02 n 2 h 2
★当电子由能量为E1跃迁到能量为E2的轨道时，其频率满足式为：
h E2 E1 hc / hc~
~
E2 E1 hc
me 4
8 02h3c
1 n12
1 n22
R
1 n12
1 n22
此式与氢原子光谱的经验公式完全相符，R即为Rydberg（里德伯）常数。
●波尔模型的缺陷：
▪ 1）既把电子运动看作服从Newton定律，又强行加入角动量量子 化；
▪ 2）电荷作圆周运动，就会辐射能量，发出电磁波，原子不能稳 定存在；
●Bohr半径的导出：电子稳定地绕核作圆周运动， 其向心力与电子和核间的库仑引力大小相等：mv2/r ＝e2/40r2(0=8.854×10-12 C2•J－1•m－1） 电子轨道运动角动量 M＝mvr＝nh/2 电子绕核运动的半径:
r＝n2h20/me2 , n＝1时，r＝52.92pm≡a0
● Bohr模型成功地解释了氢原子光谱
~ c
1
R
1 n12
1 n22
▪ Rutherford在1909-1911年间，通过实验证明原子不是实 心体，提出行星绕太阳原子模型。
▪ 1913年，Bohr综合了Planck的量子论、Einstein的光子说 和Rutherford的原子模型， 得出了Bohr氢原子结构模型。
波尔（Bohr）模型
▪ 3）波尔模型是带心铁环状原子，后来实验测定的是球形原子。 ▪ 4）只成功地解释氢原子和类氢原子的光谱 ，对多电子原子的
光谱无法解释；
●Bohr模型有很大局限性的根源：
波粒二象性是微观粒子最基本的特性，其结构要用量子力学 来描述。
第一节 单电子原子的薛定谔方程及其解
一、单电子原子的薛定谔方程
Ze 2
z
2rr2x2rsincos
x
0
y
x
y
r7 ）
x
(5)对x求偏导，将(3)(1)(4)代入，
sin z 1 (x2y2z2) 3/2(2 x) x r c2 o rssin co rs 3
cos cos （8）
x
r
sincoscos
⑥对x求偏导，
r
c1 2 o s x y 2 x r 2 r s s2 iis c n n 2 io n s rssic i n 2 n os
Mˆ z
ih
2
Mˆ 2
h2
4 2
1
sin
sin
1
sin2
2
2
2
1 r2
r
r 2
r
1
r2 sin
sin
1
r 2 sin2
2
2
●变换为极坐标后的Schrödinger方程为：
1 r2
r 2 r
r
1
r2 sin
sin
1
r 2 sin2
1）定态规则：原子有一系列定态，每一个定态有
一相应的能量，电子在这些定态的能级上绕核作 圆周运动，既不放出能量，也不吸收能量，而处 于稳定状态；电子作圆周运动的角动量M必须为 h/2的整数倍， M＝nh/2，n＝1，2，3，…
2）频率规则：当电子由一个定态跃迁到另一定态
时，就会吸收或发射频率为＝△E/h的光子。
sin (9) x r sin
将(7)(8)(9)代入(＊)，得： sin cos cos cos sin (10)
x
r
r r sin
类似 y 地 y r r： y y (11)
2rr2y2rsinsin
y