【正文】 hphmvh?h 為 Planck 常量 著名的德布羅依關(guān)系式 “ 過去 ， 對光過 分強(qiáng)調(diào)波性而忽 視它的粒性；現(xiàn)在對電子是否存在另一種傾向 ， 即過分強(qiáng)調(diào)它的粒性而忽視它的波性 。 ” ● 微粒波動性的直接證據(jù) — 光的衍射和繞射 燈光源 上頁 下頁 目錄 返回 1927年， Davissson 和 Germer 應(yīng)用 Ni 晶體進(jìn)行電子衍射實驗，證實電子具有波動性 。 (a) (b) 電子通過 A1箔 (a)和石墨 (b)的衍射圖 ● 微粒波動性的近代證據(jù) —電子的波粒二象性 K V D M P ? 實驗原理 燈光源 X射線管 電子源 上頁 下頁 目錄 返回 微觀粒子電子： 17631 101010109 ??? m . skg, ~?????????????? ,1sm710 ,1sm610?????mh由 由于宏觀物體的波長極短以致無法測量 ， 所以宏觀物體的波長就難以察覺 ， 主要表現(xiàn)為粒性 ， 服從經(jīng)典力學(xué)的運(yùn)動規(guī)律 。 只有像電子 、 原子等質(zhì)量極小的微粒才具有與 X射線數(shù)量級相近的波長 ,才符合德布羅依公式 。 宏觀物體子彈： m = 102 kg, ν = 103 m ? s1, λ = 1035 m 波粒二象性是否只有微觀物體才具有？ Question 2 Solution 上頁 下頁 目錄 返回 H+ H H D He 波爾以波的微粒性（即能量量子化概念）為基礎(chǔ)建立了氫原子模型。 薛定諤等則以微粒波動性為基礎(chǔ)建立起原子的波動力學(xué)模型。 波粒二象性對化學(xué)的重要性在于：波粒二象性對化學(xué)的重要性在于：上頁 下頁 目錄 返回 氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型：玻 爾模型 The quantum mechanical model of the structure of hydrogen atom — Bohr’s model 特征 : ①不連續(xù)的、線狀的 。 ② 是很有規(guī)律的。 上頁 下頁 目錄 返回 氫原子光譜由五組線系組成 , 任何一條譜線的波數(shù)(wave number)都滿足簡單的經(jīng)驗關(guān)系式 : ???????? ?? 222111~nnR?名字 n1 n2 Lyman 系 Balmer系 Paschen系 Brackett系 Pfund系 1 2 3 4 5 2, 3, 4,… 3, 4, 5,… 4, 5, 6,… 5, 6, 7,… 6, 7, 8,… 如：對于 Balmer線系的處理 12215 s)121( ??nvn = 3 紅 （ Hα） n = 4 青 （ Hβ ） n = 5 藍(lán)紫 （ Hγ ） n = 6 紫 （ Hδ ） 上頁 下頁 目錄 返回 常數(shù)R y d be r gnnnnnnhvE:R 11RJ11 s11H2221H222118122211534?????????????????????????????????上頁 下頁 目錄 返回 愛因斯坦的光子學(xué)說 普朗克的量子化學(xué)說 氫原子的光譜實驗 盧瑟福的有核模型 Bohr在 的基礎(chǔ)上，建 立了 Bohr理論 Bohr模型的建立Bohr model模型的建立波粒二象性 Boh r 模型的建立Bohr ’s m o de l模型的建立上頁 下頁 目錄 返回 玻爾模型認(rèn)為 , 電子只能在若干圓形的固定軌道上繞核運(yùn)動 。 它們是符合一定條件的軌道 ： 電子的軌道角動量 L只能等于 h/(2?)的整數(shù)倍： ?2hnm v rL ?? 從距核最近的一條軌道算起 , n值分別等于 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7。 根據(jù)假定條件算得 n = 1 時允許軌道的半徑為 53 pm, 這就是著名的 玻爾半徑 。 ★關(guān)于固定軌道的概念 Bohr 理論的主要內(nèi)容Boh r ’s m odel上頁 下頁 目錄 返回 原子只能處于上述條件所限定的幾個能態(tài) 。 指除基態(tài)以外的其余定態(tài) . 各激發(fā)態(tài)的能量隨 n 值增大而增高 。 電子 只有從外部吸收足夠能量時才能到達(dá)激發(fā)態(tài) 。 定態(tài) (stationary states)： 所有這些允許能態(tài)之統(tǒng)稱。 電子只能在有確定半徑和能量的定態(tài)軌道上運(yùn)動 , 且不輻射能量 。 基態(tài) (ground state): n 值為 1 的定態(tài)。 通常電子保持在能量最低的這一基態(tài) 。 基態(tài)是能量最低即最穩(wěn)定的狀態(tài) 。 激發(fā)態(tài) (excited states): ★關(guān)于軌道能量量子化的概念 上頁 下頁 目錄 返回 ★ 關(guān)于能量的吸收和發(fā)射 玻爾模型認(rèn)為 , 只有當(dāng)電子從較高能態(tài) (E2)向較低能態(tài) (E1)躍遷時 , 原子才能以光子的形式放出能量 , 光子能量的大小決定于躍遷所涉及的兩條軌道間的能量差 ： Δ E = E2 － E1 = hν hEEEEh1212???? E: 軌道的能量 ν：光的頻率 h: Planck常量 上頁 下頁 目錄 返回 ● 計算氫原子的電離能 ● 解釋了 H 及 He+、 Li2+、 B3+ 的原子光譜 波型 Hα Hβ Hγ Hδ 計算值 /nm 實驗值 /nm ● 說明了原子的穩(wěn)定性 ● 對其他發(fā)光現(xiàn)象（如Ｘ射線的形成）也能解釋 Bohr 理論的成功之處Boh r ’s m od el理論的成功之處上頁 下頁 目錄 返回 ● 不能解釋氫原子光譜 在磁場中的分裂 ● 不能解釋氫原子光譜 的精細(xì)結(jié)構(gòu) ● 不能解釋多電子原子 的光譜 Bohr 理論的不足之處Boh r ’s m od el理論的不足之處上頁 下頁 目錄 返回 請計算氫原子的第一電離能是多少？ 122151s)111(102 8 ?????? ?vhvEEE118 H115J102 . 1 7 9 s103 . 2 8 9IRhE????????（ 氫原子的第 一電離能 ） J102 . 1 7 9J102 . 1 7 9 s11103 . 2 8 9218n1812215nnEnnhhvEEE????????????????????2/（ 氫原子其他能級的能量 ） Question 3 Solution 上頁 下頁 目錄 返回 不確定原理和波動力學(xué)的軌道 Uncertainty principle and orbital on the wave mechanical model 原子結(jié)構(gòu)的波動力學(xué)模型 The wave mechanical model of atomic structure 描述電子運(yùn)動狀態(tài)的四個量子數(shù) Four quantum nummers defining the movement state of electron 上頁 下頁 目錄 返回 波函數(shù)的圖形描述 Portrayal of wave functions 薛定諤方程和波函數(shù) Schr246。dinger equation and wave functions 上頁 下頁 目錄 返回 不確定原理和波動力學(xué)的軌道概 念 ● 重要暗示 ——不可能存在 Rutherford 和 Bohr 模型中 行星繞太陽那樣的電子軌道。 ● 具有波粒二象性的電子 ， 不再遵守經(jīng)典力學(xué)規(guī)律 ， 它們的運(yùn)動沒有確定的軌道 ， 只有一定的空間概率分 布 。 實物的微粒波是概率波 。 ● 海森堡的不確定原理 (Heisenberg’s uncertainty principle ) 不可能同時測得電子的精確位置和精確動量 ！ )/( ?4hpx ????上頁 下頁 目錄 返回 （ 1） 主量子數(shù) n (principal quantum number) 描述電子運(yùn)動狀態(tài)的 四個量子數(shù) J101 7 218nE??◆ 與電子能量有關(guān)，對于氫原子，電子能量唯一決 定于 n ◆ 確定電子出現(xiàn)概率最大處離核的距離 ◆ 不同的 n 值，對應(yīng)于不同的電子殼層 １ ２ ３ ４ ５ …….. K L M N O…….. 上頁 下頁 目錄 返回 ◆ 與 角動量有關(guān)，對于多電子原子 , l 也與 E 有關(guān) ◆ l 的取值 0， 1， 2， 3…… n1(亞層） s, p, d, f… ... ◆ l 決定了 ψ的角度函數(shù)的形狀 （ 2） 角量子數(shù) l (angular momentum quantum umber) n l 1 2 3 4 （ 亞層 0 0 0 0 s 1 1 1 p 2 2 d 3 f ) 上頁 下頁 目錄 返回 ◆ 與角動量的取向有關(guān)，取向是量子化的 ◆ m可取 0，177。 1, 177。 2…… 177。 l ◆ 取值決定了 ψ角度函數(shù)的空