化學(xué)氫原子結(jié)構(gòu)的近代概念

化學(xué)氫原子結(jié)構(gòu)的近代概念第1頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月到20世紀(jì)初,盧瑟福根據(jù)α粒子衍射現(xiàn)象提出了“含核的原子模型”。1913年波爾提出了核外電子分層排布的波爾理論。直到20世紀(jì)30年代，以微觀粒子波粒二象性為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的量子力學(xué)，才建立了比較符合微觀世界實(shí)際的物質(zhì)結(jié)構(gòu)近代理論。宇宙萬(wàn)物是由哪些基本物質(zhì)構(gòu)成的呢?人類從上古時(shí)代起就開始了關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探討。第2頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章討論：1．核外電子的運(yùn)動(dòng)特征及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述2．核外電子的分布規(guī)律和周期系3．元素基本性質(zhì)的周期性第3頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1氫原子結(jié)構(gòu)的近代概念

原子光譜（線光譜）氫原子光譜5.1.1核外電子運(yùn)動(dòng)的特征(1)氫原子光譜和玻爾理論連續(xù)光譜第4頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第5頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月紅色譜線λ=653.3nmHα蘭色譜線λ=434.1nmHγ

藍(lán)綠色譜線λ=486.1nm

Hβ紫色譜線λ=410.1nm

Hδ第6頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻爾理論(1)定態(tài)軌道的概念n=1，2，3……n=1——基態(tài)a0=52.9pm(玻爾半徑)(3)

激發(fā)態(tài)原子發(fā)光的原因(2)軌道能級(jí)的概念及軌道能級(jí)量子化的概念氫原子核外電子的軌道能量為：第7頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

玻爾理論的局限性1.不能說明多電子原子的光譜，甚至不能說明氫光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)。2.它對(duì)能級(jí)的描述很能粗略，只有一個(gè)量子數(shù)。3.更不能解釋原子如何形成分子的化學(xué)健的本質(zhì)。這是因?yàn)椴柪碚摬⑽赐耆珱_破經(jīng)典力學(xué)理論的束縛，仍然把微觀粒子(電子)在原子核外的運(yùn)動(dòng)視為太陽(yáng)系模型那樣沿著固定軌道繞核旋轉(zhuǎn)。第8頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）微觀粒子的波粒二象性

光的波粒二象性：德布羅意關(guān)系式：物質(zhì)波（德布羅意波）第9頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1927年，美國(guó)物理學(xué)家戴維遜（Davissn,C.J.）和蓋末（Germer,L.H.)通過電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了德布羅意的假設(shè)。

electrondiffraction電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了德布羅依的假設(shè)第10頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

電子衍射實(shí)驗(yàn)

電子束第11頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）微觀粒子的幾率分布規(guī)率

——波恩的統(tǒng)計(jì)解釋幾率統(tǒng)計(jì)方法第12頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原子核外電子的運(yùn)動(dòng)具有三大特征：

量子化——線光譜波粒二象性——物質(zhì)波統(tǒng)計(jì)性——幾率波第13頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.2波函數(shù)（1）薛定諤方程式簡(jiǎn)介ψ——波函數(shù)（原子軌道）：描述原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)式E——體系的總能量JV——體系的勢(shì)能Jm——微粒的質(zhì)量h——普朗克常數(shù)x、y、z——微粒的空間坐標(biāo)

ψ—體現(xiàn)微粒的波動(dòng)性E、V、m——體現(xiàn)微粒性

各項(xiàng)的意義第14頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）波函數(shù)（原子軌道）與三個(gè)量子數(shù)主量子數(shù)n角量子數(shù)l磁量子數(shù)mψn，l，m（r、θ、φ）n=1，2，3，4………正整數(shù)l=0，1，2，3……..（n-1），共可取n個(gè)值m=0，±1，±2，±3…….±l共可取2l+1個(gè)值第15頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

n=123l=00，10，1，2m=00，0,±10，0,±1,0,±1,±2軌道名稱1s2s2p3s3p3d軌道數(shù)：113135149原子軌道名稱

l=0123s軌道p軌道d軌道f軌道

m=00,±10,±1,±20,±1,±2,±3軌道數(shù)：1357原子軌道與波函數(shù)是同義詞——描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)學(xué)函數(shù)式

應(yīng)將原子軌道與宏觀物體軌道的概念嚴(yán)格區(qū)分。第16頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）波函數(shù)（原子軌道）角度分布圖Ψ（r,θ,φ)=R(r)?Θ(θ)?Φ(φ)令Y(θ,φ)=Θ(θ)?Φ(φ)則Ψ（r,θ,φ)=R(r)?Y(θ,φ)R(r)——波函數(shù)的徑向部分

Y(θ,φ)——波函數(shù)的角度部分波函數(shù)的角度分布圖——Y(θ,φ)的球坐標(biāo)圖1）s軌道l=0Y(θ,φ)=√1/4π特點(diǎn)：球面無(wú)方向性第17頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）p軌道

以2pz為例Ypz=√3/4π?cosθ第18頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.3電子云（1）幾率密度ψ2ψ2∝ρρ——單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的幾率∴波函數(shù)ψ2——表示電子在核外空間某點(diǎn)附近出現(xiàn)的幾率密度（2）電子云第19頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）電子云的角度分布圖

Ψ（r,θ,φ)=R(r)?Y(θ,φ)則Ψ2（r,θ,φ)=R2(r)?Y2(θ,φ)R2(r)——電子云的徑向部分

Y2(θ,φ)——電子云的角度部分電子云的角度分布圖——Y2(θ,φ)的球坐標(biāo)圖

Ys=√1/4πYs2=1/4π1）s電子云特點(diǎn)：球面對(duì)稱分布，無(wú)方向性第20頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）p電子云例Pz電子云

Ypz=√3/4π?cosθ（Ypz）2=3/4π?cos2θ特點(diǎn)：相交于原點(diǎn)的兩個(gè)橄欖型曲面無(wú)正負(fù)有極大值第21頁(yè)，課件共23頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.1.4電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的完全描述和四個(gè)量子數(shù)

1）主量子數(shù)n

意義：?描述電子離核的遠(yuǎn)近,決定電子層的劃分

?決定電子能量高低的主要因素

n=12345-------KLMNO

意義：描述同一電子層中不同能量狀態(tài)的分層——電子亞層

表示原子軌道或電子云的形狀l=01234------（n-1）spdfg3）磁量子數(shù)m