无机及分析化学之物质结构基础精品PPT课件
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)。
m 9.10 1031kg, v 106 ~ 107 m.s1
由
h mv
106 m s1, 107 m s1,
7.361010 m Βιβλιοθήκη Baidu.36109 m
宏观物体子弹：
m = 1.0 ×10-2 kg, ν = 1.0 ×103 m ∙ s-1,
λ = 6.6 ×10-35 m
实物颗粒的质量、速度与波长的关系
四、近代原子结构理论——氢原子光谱
波的微粒性
Plank 的量子论 Einstein 的光子学说 电子微粒性的实验
导致了人们 对波的深层次认 识，产生了讨论 波的微粒性概念 为基础的学科 量子力学
(quantum mechanics）。
电磁波的微粒性
电磁波是通过空间传播的能量。可见光只不过是电 磁波的一种 。
行星式原子模型面临的窘境
在对粒子散射实验结果的解释上, 新模型的成功 是显而易见的, 至少要点中的前三点是如此。
根据当时的物理学概念, 带电微粒 在力场中运动时总要产生电磁辐射 并逐渐失去能量, 运动着的电子轨 道会越来越小, 最终将与原子核相 撞并导致原子毁灭。由于原子毁灭 的事实从未发生, 将经典物理学概 念推到前所未有的尴尬境地。
实物
1V电压加速的电子
100V电压加速的电子 1000V电压加速的电
子 10000V电压加速的电
子 He原子（300K）
Xe原子（300K）
垒球
枪弹
质量m/kg 9.1×10-31 9.1×10-31 9.1×10-31 9.1×10-31 6.6×10-27 2.3×10-25 2.0×10-1 1.0×10-2
普朗克提出了当时物理学界一种全新的概念,
但它只涉及光作用于物体时能量的传递过程( 即吸收或释出)。
光电效应
1905年, 爱因斯坦(Einstein A)成功地将能量量子化 概念扩展到光本身,解释了光电效应(photoelectric effect) 。
爱因斯坦认为, 入射光本身的能量也按普朗克方 程量子化, 并将这一份份数值为1hv的能量叫光子 (photons), 一束光线就是一束光子流. 频率一定 的光子其能量都相同, 光的强弱只表明光子的多 少, 而与每个光子的能量无关。
电磁波在有些情况下表现出连续波的性质，另一些情况下 则更像单个微粒的集合体，后一种性质叫作波的微粒性。
Plank 公式
1900年, 普朗克 (Plank M) 提出著名的普朗克方程： E = hv
式中的h叫普朗克常量(Planck constant), 其值为 6.626×10-34 J·s。
普朗克认为, 物体只能按hv的整数倍(例如1hv, 2hv, 3hv等)一份一份地吸收或释出光能, 而不可 能是0.5 hv, 1.6 hv, 2.3 hv等任何非整数倍。即所 谓的能量量子化概念。量子化是微观领域的重要 特征。
对高速运动着的质量很小的微观物体，如核外电 子，就要考察其波动性。
电子波的应用——扫描电子显微镜
Scanning Electron Microscope
ＫＹＫＹ－２８００Ｂ扫描电镜
硅胶整体柱
四钼酸胺
氧化铝结晶
分子筛
碳纤维
光谱与原子光谱
4.1 原子结构的近代理论 4.1.1 微观粒子的波粒二象性
原子结构理论的发展简史
一、古代希腊原子理论
德谟克利特(公元前) ：一切物质都由微粒组成， 这种微粒无限小，世上没有比它再小的东西， 因此它是不可再分。无数的原子在无限的空间 或“虚空”中运行；原子是永恒存在的，没有起 因,“不可分”，也看不见，相互间只有形状、排 列、位置和大小之区别。
爱因斯坦对光电效应的成功解释最终使光的微 粒性为人们所接受。
微粒的波动性
波动性的直接证据 — 光的衍射和绕射
灯光源
德布罗依1924 年说： “ 过去，对光过分强调波性而忽视它的粒性；现 在对电子是否存在另一种倾向，即过分强调它的粒 性而忽视它的波性。”
1927年, 德布罗意（de Broglie 1892-1987）在他的博 士论文中大胆地假定：所有的实物粒子都具有跟光 一样的波粒二象性，引起科学界的轰动。
二、道尔顿(J. Dolton) 的原子理论：
每一种化学元素有一种原子 ；
同种原子质量相同，不同种 原子质量不同；
原子不可再分; 一种原子不会转变为另一种
原子; 化学反应只是改变了原子的
结合方式,使反应前的物质变 成反应后的物质
三、卢瑟福(E.Rutherford 的行星式原子模型
Rutherford “太阳-行星模型 ”的要点： 1. 所有原子都有一个核即原子核； 2. 核的 体积只占整个原子体积极小的一部分； 3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上 ； 4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动。
h / mv h / p
h 6.626 1034
著名的德布罗依关系式
微粒波动性的近代证据 —电子的波粒二象性
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。
K
DM
V
P
实验原理
灯光源 X射线管
电子源
(a)
(b)
波粒二象性是否只有微观物体才具有？ 微观粒子电子：
速度v/(m.s-1) 5.9×105 5.9×106 1.9×107 5.9×107 1.4×103 2.4×102 30 1.0×103
波长λ/pm 1200 120 37 12 72 12
1.1×10-22 6.6×10-23
由于宏观物体的波长极短以致无法测量，所以宏 观物体的波长就难以察觉，主要表现为粒性，服 从经典力学的运动规律。只有像电子等质量极小 的微粒才具有与X射线数量级相近的波长,才符合 德布罗依公式。
第4章 物质结构基础
4.1 原子结构的近代理论 4.2 核外电子运动状态 4.3 原子电子层结构和元素周期系 4.4 离子键 4.5 价键理论 4.6 杂化轨道理论 4.7 分子间作用力和氢键 4.8 晶体结构
本章重、难点
1.重点内容：四个量子数，核外电子排布 ，周期性，共价键。
2.难点内容：波函数、原子轨道与电子云 角度分布图形，原子轨道与核外电子运动 状态的量子数，原子核外电子排布式，杂 化轨道理论。
由
h mv
106 m s1, 107 m s1,
7.361010 m Βιβλιοθήκη Baidu.36109 m
宏观物体子弹：
m = 1.0 ×10-2 kg, ν = 1.0 ×103 m ∙ s-1,
λ = 6.6 ×10-35 m
实物颗粒的质量、速度与波长的关系
四、近代原子结构理论——氢原子光谱
波的微粒性
Plank 的量子论 Einstein 的光子学说 电子微粒性的实验
导致了人们 对波的深层次认 识，产生了讨论 波的微粒性概念 为基础的学科 量子力学
(quantum mechanics）。
电磁波的微粒性
电磁波是通过空间传播的能量。可见光只不过是电 磁波的一种 。
行星式原子模型面临的窘境
在对粒子散射实验结果的解释上, 新模型的成功 是显而易见的, 至少要点中的前三点是如此。
根据当时的物理学概念, 带电微粒 在力场中运动时总要产生电磁辐射 并逐渐失去能量, 运动着的电子轨 道会越来越小, 最终将与原子核相 撞并导致原子毁灭。由于原子毁灭 的事实从未发生, 将经典物理学概 念推到前所未有的尴尬境地。
实物
1V电压加速的电子
100V电压加速的电子 1000V电压加速的电
子 10000V电压加速的电
子 He原子（300K）
Xe原子（300K）
垒球
枪弹
质量m/kg 9.1×10-31 9.1×10-31 9.1×10-31 9.1×10-31 6.6×10-27 2.3×10-25 2.0×10-1 1.0×10-2
普朗克提出了当时物理学界一种全新的概念,
但它只涉及光作用于物体时能量的传递过程( 即吸收或释出)。
光电效应
1905年, 爱因斯坦(Einstein A)成功地将能量量子化 概念扩展到光本身,解释了光电效应(photoelectric effect) 。
爱因斯坦认为, 入射光本身的能量也按普朗克方 程量子化, 并将这一份份数值为1hv的能量叫光子 (photons), 一束光线就是一束光子流. 频率一定 的光子其能量都相同, 光的强弱只表明光子的多 少, 而与每个光子的能量无关。
电磁波在有些情况下表现出连续波的性质，另一些情况下 则更像单个微粒的集合体，后一种性质叫作波的微粒性。
Plank 公式
1900年, 普朗克 (Plank M) 提出著名的普朗克方程： E = hv
式中的h叫普朗克常量(Planck constant), 其值为 6.626×10-34 J·s。
普朗克认为, 物体只能按hv的整数倍(例如1hv, 2hv, 3hv等)一份一份地吸收或释出光能, 而不可 能是0.5 hv, 1.6 hv, 2.3 hv等任何非整数倍。即所 谓的能量量子化概念。量子化是微观领域的重要 特征。
对高速运动着的质量很小的微观物体，如核外电 子，就要考察其波动性。
电子波的应用——扫描电子显微镜
Scanning Electron Microscope
ＫＹＫＹ－２８００Ｂ扫描电镜
硅胶整体柱
四钼酸胺
氧化铝结晶
分子筛
碳纤维
光谱与原子光谱
4.1 原子结构的近代理论 4.1.1 微观粒子的波粒二象性
原子结构理论的发展简史
一、古代希腊原子理论
德谟克利特(公元前) ：一切物质都由微粒组成， 这种微粒无限小，世上没有比它再小的东西， 因此它是不可再分。无数的原子在无限的空间 或“虚空”中运行；原子是永恒存在的，没有起 因,“不可分”，也看不见，相互间只有形状、排 列、位置和大小之区别。
爱因斯坦对光电效应的成功解释最终使光的微 粒性为人们所接受。
微粒的波动性
波动性的直接证据 — 光的衍射和绕射
灯光源
德布罗依1924 年说： “ 过去，对光过分强调波性而忽视它的粒性；现 在对电子是否存在另一种倾向，即过分强调它的粒 性而忽视它的波性。”
1927年, 德布罗意（de Broglie 1892-1987）在他的博 士论文中大胆地假定：所有的实物粒子都具有跟光 一样的波粒二象性，引起科学界的轰动。
二、道尔顿(J. Dolton) 的原子理论：
每一种化学元素有一种原子 ；
同种原子质量相同，不同种 原子质量不同；
原子不可再分; 一种原子不会转变为另一种
原子; 化学反应只是改变了原子的
结合方式,使反应前的物质变 成反应后的物质
三、卢瑟福(E.Rutherford 的行星式原子模型
Rutherford “太阳-行星模型 ”的要点： 1. 所有原子都有一个核即原子核； 2. 核的 体积只占整个原子体积极小的一部分； 3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上 ； 4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动。
h / mv h / p
h 6.626 1034
著名的德布罗依关系式
微粒波动性的近代证据 —电子的波粒二象性
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。
K
DM
V
P
实验原理
灯光源 X射线管
电子源
(a)
(b)
波粒二象性是否只有微观物体才具有？ 微观粒子电子：
速度v/(m.s-1) 5.9×105 5.9×106 1.9×107 5.9×107 1.4×103 2.4×102 30 1.0×103
波长λ/pm 1200 120 37 12 72 12
1.1×10-22 6.6×10-23
由于宏观物体的波长极短以致无法测量，所以宏 观物体的波长就难以察觉，主要表现为粒性，服 从经典力学的运动规律。只有像电子等质量极小 的微粒才具有与X射线数量级相近的波长,才符合 德布罗依公式。
第4章 物质结构基础
4.1 原子结构的近代理论 4.2 核外电子运动状态 4.3 原子电子层结构和元素周期系 4.4 离子键 4.5 价键理论 4.6 杂化轨道理论 4.7 分子间作用力和氢键 4.8 晶体结构
本章重、难点
1.重点内容：四个量子数，核外电子排布 ，周期性，共价键。
2.难点内容：波函数、原子轨道与电子云 角度分布图形，原子轨道与核外电子运动 状态的量子数，原子核外电子排布式，杂 化轨道理论。