2020全国高中化学竞赛-无机化学-5.1、5.2原子和元素的基本概念（天大版PDF）[共5份]

天津大学 无机化学教学团队 第五章 原子结构和 元素周期性 第一节 原子和元素 第五章 原子结构和元素周期性 原子序数(z)=核内质子数=核电荷数=核外电子数 一种电中性的微粒。 由一个带若干(Z)个正电荷的原子 核和Z个带负电荷的电子组成 原 子 由Z个带单位正电荷的质子(p) 和若干个中子(n)组成 原 子 核 5.1.1 原子的组成和元素 第五章 原子结构和元素周期性 日光通过棱镜分光，可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、 紫连续变化的谱带 为连续光谱 氢原子光谱 装有低压高纯H2(g)的放电管所发出的光,通过棱镜分光 后，在可见光区波长范围内，可以观察到不连续的四 条谱线 5.1.2 原子轨道能级 第五章 原子结构和元素周期性 氢原子光谱 δ γ β α nm 410.2 434.1 486.1 656.5 aa H H H H 为带状光谱 5.1.2 原子轨道能级 第五章 原子结构和元素周期性 氢原子中的电子在原子核周围有确定半 径和能量的圆形轨道中运动。电子在这 些轨道上运动不吸收能量或放出能量 波尔氢原子模型 n En/J 1 -2.17910-18 2 -5.4510-19 3 -2.4210-19 4 -1.3610-19 5 -8.7210-20 6 -6.0510-20 n越小, 离核越近, 轨道能量越低, 势能值越负 5.1.2 原子轨道能级 第五章 原子结构和元素周期性 正常状态下，原子 中的电子尽可能在 离核最近、能量最 低的轨道上运动 波尔氢原子模型 激发态(较高能态) 基 态(较低能态) 电子获得能量，向 较高能态跃迁 原 子 所 处 的 状 态 •5.1.2 原子轨道能级 第五章 原子结构和元素周期性 正常状态下，原子中的电子尽可能在离核最近、能量最低的 轨道上运动 相反，处于激发态的电子不稳定，会跃迁到能量较低甚至最 低的能态, 并以光的形式释放能量(即光谱谱线对应的能量) h = En-Ex ,（n>x） h—Planck常数 ν —光的频率　　　　　　 波尔氢原子模型 •5.1.2 原子轨道能级 第五章 原子结构和元素周期性 如　氢原子光谱中的Hα线 3 2 -19 -19 14 -1 -34 En En -2.42 10 J- (-5.45 10 J) 4.57 10 S 6.626 10 J v h S          8 14 -1 3 10 m 4.57 10 S 1 3 2 3 2 656.5c S nm v            （光速） En2-En1=hν h—Planck常数 ν —光的频率 •5.1.2 原子轨道能级 第五章 原子结构和元素周期性 严重的局限性。只能解释单电子原子(或离子)光谱的一般现象， 不能解释多电子原子光谱 成功地解释了氢原子和类氢原子(如He+、Li2+)的光谱现象, 推 动了原子结构的发展 波尔理论的缺陷，促使人们去研究和建立能描述原子内电子运 动规律的量子力学原子模型 •5.1.2 原子轨道能级 波尔氢原子模型 $$ 天津大学无机化学教学团队 第五章 原子结构和 元素周期性 第二节 波粒二象性和概率 第五章 原子结构和元素周期性 量子力学是研究电子、原子、分子等微粒运动规律的科学。 微观粒子运动的主要特点是量子化和波粒二象性，它与宏观 物体的运动规律不同。 微观粒子运动特点的概述 •5.2.1 电子的波粒二象性 第五章 原子结构和元素周期性 粒子性——电子有确定的体积 (直径约为10-15m) 和质量 (9.1091×10-31kg) 波动性——衍射现象 将高速运动的电子束通过晶 体光栅，投射到感光底片上 得到明暗相间的衍射环纹。 •5.2.1 电子的波粒二象性 第五章 原子结构和元素周期性 性质 运动特征 宏 观 物 体 较大质量， 运动速度慢。 运动速度和位置可以时 时准确测定。运动规律 服从牛顿定律。 微 观 物 体 质量小，me=9.1×10-31Kg 运动速度极快， ve=2.18×106m/s 具有波、粒二象性。 运动速度和位置不能准 确测定。 运动规律服从？ •5.2.1 电子的波粒二象性 宏观物体和 微观