第8章 原子结构（课件）- 《无机化学》同步教学（高教·第四版）

8.1 氢原子结构 8.2 多电子原子结构 8.3 元素周期律 第八章 原子结构 8.1.1 氢原子光谱与Bohr理论 8.1 氢原子结构 8.1.5 氢原子的激发态 8.1.4 氢原子的基态 8.1.3 SchrÖdinger方程与量子数 8.1.2 电子的波粒二象性 1.光和电磁辐射 8.1.1 氢原子光谱与Bohr理论 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 2.氢原子光谱 Hα Hβ Hγ Hδ 不连续光谱,即线状光谱 其频率具有一定的规律 n= 3,4,5,6 式中 2，n，3.289×1015各代表什么意义？ 经验公式： 氢原子光谱特征： 3.Bohr理论 三点假设： ①核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动,且不辐射能量； ②通常，电子处在离核最近的轨道上，能量最低——基态；原子获得能量后，电子被激发到高能量轨道上，原子处于激发态； ③从激发态回到基态释放光能，光的频率取决于轨道间的能量差。 E：轨道能量 h：Planck常数 n = 3 红（Hα） n = 4 青（Hβ ） n = 5 蓝紫 （ Hγ ） n = 6 紫（Hδ ） Balmer线系 原子能级 Balmer线系 RH：Rydberg常数，其值 为2.179×10-18J。 借助于氢原子光谱的能量关系式可定出氢原子各能级的能量： 1924年，Louis de Broglie认为：质量为 m ，运动速度为υ的粒子，相应的波长为： 8.1.2 电子的波粒二象性 1927年，Davissson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。 λ=h/mυ=h/p， h=6.626×10-34J·s，Plank常量。 1.SchrÖdinger方程 8.1.3 SchrÖdinger方程与量子数 直角坐标( x,y,z)与球坐标(r,θ,φ)的转换 2 2 2 z y x r + + = cos r z = q sin sin r y = φ q cos sin r x = φ q ( ) ( ) φ q , , , , r Ψ z y x Ψ  ( ) ( ) φ q , Y r R  = 2.四个量子数 ① 主量子数 n ③ 磁量子数 m ④ 自旋量子数 ms ② 角量子数 n=1, 2, 3,…… 与电子能量有关，对于氢原子，电子能量唯一决定于n； 不同的n值，对应于不同的电子层： 主量子数n： １　２　３　４　５… K L M N O… 角量子数l ： l 的取值 0，1，2，3……n－1 对应着 s, p, d, f…... (亚层) l 决定了ψ的角度函数的形状。 磁量子数m： m可取 0，±1, ±2……±l ； 其值决定了ψ角度函数的空间取向。 n, l, m 一定，轨道也确定 0 1 2 3 … 轨道 s p d f … 例如: n =2， l =0， m =0， 2s n =3， l =1， m =0， 3pz n =3， l =2， m =0， 3dz2 思考题： 当n为3时, l ,m 分别可以取何值？轨道的名称怎样? 1.总能量 2.波函数 ( ) 0 / 3 0 4 1 , , a r e a r Ψ - = p φ q ( ) ( ) ( ) , , , Y r R r Ψ  = φ q j q 角度部分： ( ) 4 1 , Y = p φ q ( ) 0 / 3 0 1 2 a r e a r R - = 径向部分： 8.1.4 氢原子的基态 是一种球形对称分布 角度部分 3.波函数的物理意义 Ψ2 ：原子核外出现电子的概率密度。 电子云是电子出现概率密度的形象化描述。 径向分布函数D(r)： 空间微体积 试问D(r)与ψ2 的图形有何区别? 1.