1-1原子結構理論的發展概況1-1-1原子的含核模型1911年,英國物理學家盧瑟福,q粒子散射實驗原子的中心有一個帶正電的原子核,電子在它的周圍旋轉。原子的直徑1010m電子的直徑1015m圖--1粒子散射實驗示意原子核的直徑1016m~1014m日3時5分上大無機化學B原子結構和元素周期性1-1原子結構理論的發展概況1-1-1原子的含核模型1911年,英國物理學家盧瑟福,q粒子散射實驗原子的中心有一個帶正電的原子核,電子在它的周圍旋轉。原子的直徑1010m電子的直徑1015m圖--1粒子散射實驗示意原子核的直徑1016m~1014m日3時5分1-1-2原子的玻爾模型一()原子光譜太陽光—波長連續變化的色帶連續光譜。●氣態原子(如NaC1)—幾條色帶不連續光譜圖1-1-3太陽光譜和原子發射光譜月氫原子光譜緊外區可見光區紅外區在一個熔接著兩個兩極,且抽成高真空的玻璃管內,裝H進高純的低壓氫氣然后,在兩極上施364639704102434048616563加很高的電壓,使低壓氫氣放電,氫原子在電場的激發下發光,若使這種光線經狹縫,再通過棱鏡分光后,可得含有幾條譜線的線狀光譜—氫原子光譜。圖1-1-5氫原子光譜實驗示意圖1-1-2原子的玻爾模型一()原子光譜太陽光—波長連續變化的色帶連續光譜。●氣態原子(如NaC1)—幾條色帶不連續光譜圖1-1-3太陽光譜和原子發射光譜月氫原子光譜緊外區可見光區紅外區在一個熔接著兩個兩極,且抽成高真空的玻璃管內,裝H進高純的低壓氫氣然后,在兩極上施364639704102434048616563加很高的電壓,使低壓氫氣放電,氫原子在電場的激發下發光,若使這種光線經狹縫,再通過棱鏡分光后,可得含有幾條譜線的線狀光譜—氫原子光譜。圖1-1-5氫原子光譜實驗示意圖白玻爾的氫原子模型1913年玻爾(N.Bohr)在普朗克的量子論(1900)、愛因斯坦的光子學說(1905)和盧瑟福的有核原子模型(1911)的基礎上,提出了原子結構理論的三點假設。(1)定態假設(2)頻率公式(3)量子化規則原子的各種可能存在的定態軌道有定的限制P=n·h/2π(n=1,2,3,………)n稱為量子數原子核上式稱為Bohr頻率公式。基態能量最低的定態稱“基態”激發態其他的定態稱為“激發態”玻爾模型示意圖日3時5玻爾理論的應用玻爾認為,氫光譜可見光區各譜線(稱為巴爾H4(紫色)H(藍綠色)H(紅色麥系)的產生是由于電子由能級較高的軌道跳10005.5005.0006500回到n=2的軌道放出輻射能的結果。他對這些譜線的波長進行計算,計算值與實驗值十分吻氫原子光譜與電子躍遷電子由能級較高的軌道跳回到n=3的軌道得到氫的紅外光譜稱為帕遜帕遜系系,跳回到n=1的軌道得到的是氫的紫外光譜稱為來曼系。2019年11月日3時5分玻爾理論的成功與不足之處玻爾理論合理的是:核外電子處于定態時有確定的能量;原子光譜源自核外電子的能量變化。在原子中引入能級的概念,成功地解釋了氫原子光譜,在原子結構理論發展中起了重要的作用。玻爾提出的模型卻遭到了失敗。因為它不能說明多電子原子光譜,也不能說明氫原子光譜的精細結構。這是由于電子是微觀粒子,不同于宏觀物體,電子運動不遵守經典力學的規律。而有本身的特征和規律。玻爾理論雖然引入了量子化,但并沒有完全擺脫經典力學的束縛,它的電子繞核運動的固定軌道的觀點不符合微觀粒子運動的特性,因此原子的玻爾模型不可避免地要被新的模型所代替一一即原子的量子力學模型。2019年11月日3時5分1-2原子的量子力學模型1-2-1微觀粒子及其運動的特性、波粒二象性()光的波粒二象性光(波動性千涉,衍射(空間傳播時)粒子性光電效應,光壓(進行能量交換時)由E=mc2和E=hU可得:P=mc=E/choe=h/粒子性波動性(德布羅依波(Louisdobroglie)1924年提出,實物粒子都具有波粒二象性^=h/m1927年,假設被電子衍射實驗證實。(DivissionandGermer2019年11月日3時5分了二、微觀粒子運動的統計性問題:1、物質波是一種怎樣的波?2、核外運動的電子究竟有沒有規律可循?電子衍射實驗結構討論電子的波動性是大量微粒運動所表現出來的性質,是微粒行為的統計性的結果。亮環紋處表明衍射強度大,電子出現的數目多暗環紋處則表明衍射強度小,電子出現的數目少。對一個電子而言,亮環紋處表明衍射強度大,電子出現的概率大;暗環紋處則表明衍射強度小電子出現的概率小。物質波稱為概率波,核外電子的運動具有概率分布的規律。2019年11月日3時5分了1-2-2核外電子運動狀態的近代描述(-)薛定諤方程Ox波料C3性a礎上h2通過光學和力學的御驗的學動用米和工業出動h物理意義:對于一個質量為m,在勢能為V的勢場中運動的微粒來說,薛定諤方程的每一個合理的解Y,就表示該微粒運動的某一定態,與該解平相對應的能量值即為該定態所對應的能級解薛定諤方程的步驟:H(x,y,2)生標換)甲(r,,0)-分量>R()(6),①(0)解出這三個搜立函數邂y,E球極坐標球極坐標與直角坐標的關系2019年11月日3時5分了(波函數與原子軌道R(r)主量子數n=1,2,3,6(0)角量子數l=0,1,2,……,n-1;Φ(q)磁量子數m=0,±1,土2,……,±l例如n=11=0m=0平10(xy,x)s1s原子軌道n=2=0m=020