无机化学 第1章原子结构PPT课件

• 玻尔理论的成功与不足之处
玻尔理论合理的是：核外电子处于定态时有确定的能 量；原子光谱源自核外电子的能量变化。在原子中引 入能级的概念，成功地解释了氢原子光谱，在原子结 构理论发展中起了重要的作用。
玻尔提出的模型却遭到了失败。因为它不能说明多电 子原子光谱，也不能说明氢原子光谱的精细结构。这 是由于电子是微观粒子，不同于宏观物体，电子运动 不遵守经典力学的规律。而有本身的特征和规律。玻 尔理论虽然引入了量子化，但并没有完全摆脱经典力 学的束缚，它的电子绕核运动的固定轨道的观点不符 合微观粒子运动的特性，因此原子的玻尔模型不可避 免地要被新的模型所代替－－即原子的量子力学模型。
物质波称为概率波，核外电子的运动具有概率分
布的规律。
1-1-3-2 核外电子运动状态的近代描述 ㈠ 薛定谔方程
1粒 92 x 2的 62年波 ，粒 奥两2 y 2 地 象 利性 科的2 z 学基2家础薛上8 h 定，m 2锷通2在过E 考光虑学V 实和 物力 微学0
的对比，把微粒的运动用类似于光波动的运 物理意义动：方对程于来一描个述质。量为m，在势能为V的势场中运动的微 粒来说，薛定谔方程的每一个合理的解Ψ，就表示该微粒运动 的某一定态，与该解Ψ相对应的能量值即为该定态所对应的能 级。
Ψ1s 1s 原子轨道
n = 2 l = 0 m = 0 Ψ200(x,y,z)
Ψ2s 2s 原子轨道
n = 2 l = 1 m = 0 Ψ210(x,y,z)
n = 3 l = 2 m = 0 Ψ320(x,y,z) 通常， l = 0 l = 1 l = 2
Ψ2p
Ψ3d l= 3
1-1-3 原子的量子力学模型
1-1-3-1 微观粒子及其运动的特性
一、波粒量二子象力性学是研究电子、原子、分子等微 ㈠ 光的粒波粒运二动象规性律的科学。微观粒子运动不同
光 于波宏动观性物体干运涉动， ，衍其射主要特（点空间是传量播子时化） 和粒波子粒性两象光性电。效应， 光压 （进行能量交换时）
⑴ 定态假设 ⑵ 频率公式 ⑶ 量子化规则
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1-1-2 原子的玻尔模型
㈠ 原子光谱 太阳光 ——波长连续变化的色带——连续光谱。
气态原子（如NaCl）——几条色带——不连续光谱。
㈡ 氢原子光谱
氢在原一氢个子原熔光子接谱光着在两谱可个 见两光极是，区最且有简抽四单成条高的比真 较 如空进然明图的 高 后一谱玻纯，显，种，璃的在的通原对低管两谱常子它压内极线用氢，上光的，气装施， H志加低α。很 压H研详高氢β这H究尽的气个γH也。电放光δ比氢压电来谱，，较原标系使氢
问题：1、物质波是一种怎样的波？ 2、核外运动的电子究竟有没有规律可循？
电子衍射实验结构讨论：
电子的波动性是大量微粒运动所表现出来的性质， 是微粒行为的统计性的结果。
亮环纹处表明衍射强度大，电子出现的数目多；暗 环纹处则表明衍射强度小，电子出现的数目少。
对一个电子而言，亮环纹处表明衍射强度大，电子 出现的概率大；暗环纹处则表明衍射强度小，电子 出现的概率小。
第1章 原子结构
1－１ 核外电子的运动状态 1－２ 核外电子排布与元素周期表 1－３ 元素基本性质的周期性
1-1 核外电子的运动状态
1-1-1 原子的含核模型
1911年，英国物理学家卢瑟福，α粒子散射实验
原子的中心有一个带正电的原子核， 电子在它的周围旋转。 原子的直径 10-10m 电子的直径 10-15m 原子核的直径 10-16m ～10-14m
解薛定谔方程的步骤：
球极坐标 球极坐标与直角坐标的关系
㈡ 波函数与原子轨道
R ( r ) 主量子数 n = 1, 2, 3, ······, ∞;
Θ(θ) 角量子数 l = 0, 1, 2, ······, n-1;
Φ(φ) 磁量子数 m = 0, ±1, ±2, ······, ±l 例如：
n = 1 l = 0 m = 0 Ψ100(x,y,z)
由 E = mc2 和 E = hυ 可得：
P = mc = E/c = hυ /c = h/λ
粒子性
波动性
㈡ 德布罗依波 （Louis do Broglie）
1924年提出，实物粒子都具有波粒二象性 λ= h/mv
1927年，假设被电子衍射实验证实。（Divission and Germeer）
二、微观粒子运动的统计性
能上量式最称低为B的o定hr态频称率“公基式态。”， 其他的定态称为“激发态”。
玻尔理论的应用
光玻谱尔的认不为连，续氢性光正谱来可自见原 子光中区能各量谱的线不（连称续为性巴。尔氢 原麦子系在）正的常产状生态是总由是于处电于 能子量由最能低级的较基高态的，轨当道原跳子 受回到到光n照=2射的或轨放道电放等出作辐用 时射，能吸的收结能果量。，他原对子这中些的 电谱子线跳的到波能长量进较行高计的算激，发 态 总 于计 合。是回算。原不到值子稳能与处定级实于的较验这，低值种总的十激是轨分发倾道吻态向。 当电电子子由由能能级量较较高高的的轨各道轨 道 道 频 系跳 氢 系 得跳，率列回的,到跳回放的的到红的回到出光谱外是n到能能，线=光氢n3量量因。=谱的的较而而1紫,轨称的低成产外道为轨的为生光,帕道得各不许谱逊到,轨同多, 称为来曼系。
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线状光谱——氢原 子光谱。
㈢ 玻尔的氢原子模型
1913年玻尔（N.Bohr）在普朗克的量子论（1900）、爱因 斯坦的光子学说（1905）和卢瑟福的有核原子模型（1911） 的基础上，提出了原子结构理论的三点假设。