第九章原子結(jié)構(gòu)和元素周期律了解粒子運動的特點，熟悉原子軌道的概念-展示頁
2024-09-16 14:58本頁面
【正文】 化學(xué)中稱為 量子數(shù) ?？梢?，在量子力學(xué)中是波函數(shù)來描述微觀粒子的運動狀態(tài)。即： 式中： x、 y、 z — 是電子的空間直角坐標(biāo) Ψ — 波函數(shù)（是三維空間坐標(biāo) x、 y、 z 的函數(shù) ） || 21 nn EE ???hv?? )11(||222121 nnhREE nn ???mvhPh ???2 2 2 22 2 2 28 ( ) 0m EVx y z h?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? 4 E — 系統(tǒng)的總能量 V ─ 系統(tǒng)的勢能（核對電子的吸引能） m、 E、 V 體現(xiàn)了微粒性， Ψ 體現(xiàn)了波動性。 物質(zhì)波的確認(rèn)，微觀粒子波粒二象性的發(fā)現(xiàn)，為正確地描述微觀粒子的運動規(guī)律指明了方向。由于 X光通過晶體能得到衍射圖像。并且預(yù)言微觀粒子運動的λ和它的動量也可通過普朗克常數(shù)聯(lián)系起來，即德布羅意關(guān)系式： 式中：λ —物質(zhì)波的波長或德布羅意波長 m—電子的質(zhì)量 = 10 31kg 波動性的假設(shè)很快得到證實 。 他他 認(rèn)認(rèn) 為為 這這反反 映映 出出 原原 子子 內(nèi)內(nèi) 存存 在在 著著 能能 量量 階階 梯梯 或或 能能 量量 等等 級級 ， 簡簡 稱稱 能能 級級 （（ E）） ， 與與 這這 些些 能能 級級 相相 對對 應(yīng)應(yīng) 的的 是是 電電 子子 繞繞核核 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 動動 時時 具具 有有 不不 同同 半半 徑徑 ， 或或 以以 不不 同同 量量 子子 數(shù)數(shù) n所所 表表 示示 的的 軌軌 道道 。同年，里德堡將氫原子光譜歸納成一個統(tǒng)一的公式： 式中： n n2 都是正整數(shù)，且 n2 ≥n1 +1 n1 = 1， 2， 3， …… n2 = 2 ， 3 ， 4…… 不久， 紫外區(qū)也找到了氫光譜線（ Lyman系）， （ Paschen系等 ），可見原子光譜是不連續(xù)的線狀光譜。 三、原子光譜的啟示 如果將裝有高純度、低壓氫氣的放電管所發(fā)射出的光通過棱鏡，在屏幕上可見光區(qū)內(nèi)得到四條不連續(xù)的譜線。 1911：盧瑟福，由 a散射證明原子核的存 在，得到原子結(jié)構(gòu)的 行星模型 。 1897： 發(fā)現(xiàn)電子 ，動搖原子是構(gòu)成物質(zhì)的 最小微粒的觀念。 道爾頓 ： 1803 年提出原子學(xué)說，認(rèn)為化合物是由各種元素的原子組成的，原子是元素在化學(xué)變化中能保持其本性的、既不能創(chuàng)造也不能毀滅的、看不見和不可分割的最小微粒，每種元素原子的最基本特征是具有不同的質(zhì)量。 原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展簡史 一、原子學(xué)說 古代哲學(xué)家 ：物質(zhì)是由不連續(xù)的、不能被分割的最小微粒所構(gòu)成的。 重點：四個量子數(shù)及原子軌道角度分布圖、多電子原子核外電子的排布，原子結(jié)構(gòu)與周期系的關(guān)系。 理解原子結(jié)構(gòu)同周期系的關(guān)系。 1 第九章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期律 了解 粒子運動的特點，熟悉原子軌道的概念，掌握四個量子數(shù)取值范圍，會用量子數(shù)確定原子軌道及微觀狀態(tài)，記熟 s、 p、 d原子軌道的角度分布圖。 理解屏蔽效應(yīng)，會用 Sommarfeld規(guī)則 排布多電子原子核外電子。熟悉原子結(jié)構(gòu)同有效核電荷、原子半徑、電離能、電子親和能及電負(fù)性變化的周期性間的關(guān)系。 難點：微觀粒子運動的特殊性、四個量 子數(shù)和原子軌道。這種構(gòu)成物質(zhì)之原的最小實物微粒稱之為原子。 二、原子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 19世紀(jì) ：原子不可分割的觀念一直被認(rèn)為 是無可非議的。 1898：鐳原子放射出α粒子后變成氡原子， 徹底否定原子不可分割的觀念。 隨后 ：確定原子的基本組成是 質(zhì)子、中子 和電子 。 2 1885 年瑞士化學(xué)家物理學(xué)家巴爾末把當(dāng)時發(fā)現(xiàn)的這幾根線的波長歸納成一個公式，后來里德堡將其改為頻率為： 式中： n = 3, 4, 5, 6…… ， R = 1015S1 當(dāng) n 取不同值則得到不同的譜線 R—Ryderg （瑞典物理學(xué)家）常數(shù) 1890 年，從堿金屬元素的原子光譜中也發(fā)現(xiàn)了與上式類似的關(guān)系。 1913年年 ， 丹丹 麥麥 物物 理理 學(xué)學(xué) 家家 Bohr從從 原原 子子 光光 譜譜 是是 有有 間間 隔隔 的的 現(xiàn)現(xiàn) 狀狀 光光 譜譜 中中 得得 到到 啟啟 示示 。 原原 子子 光光 譜譜 所所 反反 映映 的的 輻輻 射射 能能 (εε )就就 是是 一一 個個 電電 子子 從從 一一 個個 軌軌 道道 (n1)躍躍 遷遷 到到 另另 一一 個個 軌軌 道道 (n2)時時 的的 能能 量量 差差 ：： )121( 22 nR ???)11( 2221 nnR ??? 3 根據(jù)光子學(xué)說和量子論，電子躍遷時能量的改變或輻射能與所輻射電磁波的頻率有如下關(guān)系： 式中： 普朗克常數(shù) h= ,從而 得到 ： 四、物質(zhì)波的確認(rèn) 1924 年，法國年輕的物理學(xué)家德布羅 意 大膽地提出了微觀粒子也具有 波、粒二象性的假設(shè)。 1927年，德布羅意的波動性假設(shè)由 戴維遜和革末 的電子衍射實驗所證實。于是戴維遜和革末將電子束通過晶體，結(jié)果在屏幕上觀察到的不是一個黑點，而是一系列明暗交替的 同心圓環(huán)，和 X射線衍射圖像完全相似，從而證明了電子確有波動性。 原子中電子狀態(tài)描述的近代概念 一、原子軌道和電子云 1. 薛定諤方程 薛定諤方程是描述微觀粒子運動的基本方程，
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