原子结构和元素周期律

n=5
n=4
n=3
图6-2 氢原子光谱
可见光区:巴尔默系,红,绿,蓝,紫.紫外区:赖曼系;红外区:帕欣系
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氢原子光谱的频率: (存在一定的规律,说明了能量的不连续性.)
1 1 v＝R·c —— - ——2 n12 n2
(n2>n1,且为整数)
R──称为里德堡常数，等于1.097×107 m-1 c──为光速，等于2.99795×108 m·s-1 n1＝１时，称为巴尔默系光谱（紫外光区） n1＝２时，称为赖曼系光谱（可见光区） n1＝３时，称为帕邢系光谱（红外光区）
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2.电子在不同的轨道上运动,具有不同的能量,各个轨道的能量是不连续的,量 子化的.
13.6 eV E = - ——— n2
3.电子由一个轨道跃迁到另一个轨道上,会以光的形式放出(吸收)能量.
△E = E始-E终 = h .ν
说明：1.2.点阐述了原子的稳定性，原子不激发时，电子在能级低的轨 道上，既不吸收也不放出能量，3.点说明了氢原子的光谱的不连续性。
1913年,丹麦的物理学家玻尔建立了玻尔理论.将量子力学的理论引入原子结构, 提出了著名的玻尔理论,揭示了氢原子光谱不连续的本质. 三.玻尔理论: 1.核外电子运动的轨道不是任意的,而是若干个满足量子化的条件,且 具有特定能量的轨道(稳定轨道),电子在轨道上运动时,既不放出能量, 也不吸收能量.满足量子化的条件:稳定轨道的角动量是h/2π 的整数 倍.
1.原子是由电子和原子核组成,原子核很小, 约占原子体积的十万分之一，电子在原子核 外很大的空间里，象行星绕太阳运转一样沿 一定的轨道运动。 2.电子的质量极小,原子的质量几乎集中在 原子核上. 3.原子核的正电核等于核外的电子数,整个 原子呈电中性.
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四:原子的组成
原子是由电子,中子，质子三种基本粒子组成。 电子 原子 质子
2.电子的发现 (德 盖斯勒 )
1897,美国的汤姆森通过原子的荷质比而发现 原子中电子的存在。
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3.原子核的发现
卢塞福通过α散射实验 而发现原子中原子核 的存在 （1911年）。
卢塞福的原子模型(行星式结构):
α散射实验说明原子内部 存在很大的空间,原子中存 在一种体积很小质量和正电 荷集中的微粒(原子核 ).
玻尔理论的优缺点： 玻尔理论圆满的解释了氢原子的光谱，提出了能级的概念，基本观点为 经典力学的理论，只是人为的加了量子化的条件，认为电子在核外沿着固 定的轨道绕核运动，不符合微观粒子的运动规律，无法解释多电子原子的 光谱。 行星式模 型：
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7-3 核外电子的运动状态的描述 3-1薛定谔波动方程式(1926年 奥地利) 微观粒子无法由运动轨道和位置准确描述(测不准原理),其运动状态服从薛 定谔方程(波函数)
取值范围: n= 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7 电子层： K 、L、M、 N、 O、 P、 Q
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说明：1. n=1 ，代表第一层，依次类推。
2. n相同的电子处再同一层。 3. n为决定电子能量高低的主要因素。 二、角量子数 L： 原子光谱证实一条谱线分布几条相差甚微的细线，说明同一电子层包含若干个亚 层，对于多电子原子来说，处于同一电子层的不同亚层的电子的能量也不同，L标 志着电子所处的亚层。 L的取值: 0、1、2、3、……n-1
2 2 2 —— ＋—— ＋—— 2 2 x y z2
82m ＋ —— （E-V）=0 2 h
薛定谔方程的每个合理的解，就是表示电子运动的某一稳定状态,要得 到这个方程的合理解就必须引入三个量子数n、l|、m 。
3-2 四个量子数 一. 主量子数 n:
原子光谱证明原子中电子分层排布,即电子层,也是电子出现几率最大的区 域,主量子数表示电子出现几率最大的区域,离核的远近.
h
p
ｈ＝6.625×10-34J.S
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测不准原理:△x△p=h 电子的运动有统计方法,作出几率性的描述和判断.
二.量子化的特征(微观粒子)
表征电子的运动状态的某鞋物理量(能量,角动量)是不连续的,具有量 子化的特征.
量子化:指物理量的变化是不连续的.例:电量. 1900年普朗克提出”量子化”理论,认为:”物质放出或吸收的能量是不 连续,量子化的.”微观粒子运动的物理量是不连续,具有量子化特征. 1.量子化的实验例证 –氢原子光谱:(线状光谱) 当气体或蒸气用火焰、电弧等方法灼热时，发出由不同波长组成的光， 通过棱镜分光后，得到不同波长的谱线称为线状光谱，又称原子光谱。 不同元素的原子光谱图不同。
难点：核外电子运动的特殊性及四个量子 数
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内容要点和教学要求：
1、了解原子结构的复杂性、人类认识原子结构的 重大发现、氢原子光谱特点、玻尔原子模型、微 观粒子运动的二象性、现代原子结构理论的基本 内容。 2、掌握四个量子数的函义：取值范围、物理意义、 表示方法。了解电子云的径向分布图和角度分布 图。
原子核
中子
质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数
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7-2 原子核外电子的运动特点 一.波粒二象性: 电子具有波动性和粒子性 波动性:指电子在运动中具有”波”的特性,有一 定的波长和频率,能产生干涉和衍射现象
戴维森和革尔麦通过 电子的衍射实验证明 了 微观粒子的波粒二 象性(1927)
电子衍射图
粒子性:指电子具有动量或动能,静止质量. 德布罗依假说:λ＝
第七章 原子结构和 元素周期律
2006年青岛
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第七章 原子结构和元素周期律
本章内容提要：
本章介绍原子的结构理论，原子核外电子运动
的规律，电子运动状态的描述。通过核外电子的排布 规律阐明原子结构与元素周期表和周期系的的关系， 探讨原子结构和元素性质的规律性联系。 重点：核外电子的排布，价电子层结构， 原子的价电子层构型，元素周期律。
3、掌握核外电子的排布规律：原子轨道能级图、 电子排布三原则、电子排布的周期性规律。
4、了解元素周期律与原子结构间的关系，掌握元 素的电离势、电子亲合势、电负性等变化规律。 3
第一节
原子的组成
一.原子结构的探索：
1.天然放射性
的发现（法 贝 克莱，18Hale Waihona Puke Baidu6）
α射线：He核 He2+ ， β射线：电 子 e- ， γ射线：中子流 不带电， 天然放射性现象说明原子并非组成 物质的最终质点，可再分，具有复 杂的内部结构