第3章 原子结构（课件）- 《无机化学》同步教学（吉林大学版）

返回 下页 退出 基本内容和重点要求 返回 重点要求掌握四个量子数对核外电子运动状态的描述；熟悉s,p,d原子轨道和电子云的形状和伸展方向；掌握周期系内各元素原子的核外电子层结构的特征，电子排布规律 3.1 核外电子的运动状态 3.2 核外电子的排布和元素周期律 3.3 元素基本性质的周期性 22 及 物理学梦一队 （索尔维会议 ） (1) 氢原子光谱 连续光谱：太阳光或白炽灯发出的白光，通过玻璃三棱镜时，所含不同波长的光可折射成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等没有明显分界线的光谱，这类光谱称为连续光谱。 §3-1 核外电子运动状态 1―1 原子光谱和玻尔理论 例如：自然界中，雨后天空的彩虹是连续光谱。 线状光谱：当气体或蒸气用火焰、电弧等方法灼热时，发出由不同波长组成的光，通过棱镜分光后，得到不同波长的谱线称为线状光谱（或原子光谱）。 氢原子光谱在可见光区有四条较明显的谱线，常表示为下面的四条谱线，且从H到H谱线间隔越来越小： H(＝656.2nm), H (＝486.1nm) H (＝434.0nm), H (＝410.2nm) 图3－2 氢原子光谱图 除氢原子外，其他原子也可以产生特征的发射谱线，我们可以利用原子的特征谱线来鉴定原子存在。利用光谱仪可以测量物质发射或吸收的光的波长，拍摄各种光谱图。 光谱图就像“指纹”辨人一样，可以辨别形成光谱的元素。 （从上到下）氢、氦、锂、钠、钡、汞、氖的发射光谱 在。 光谱线在可见光区的特点： （1） 谱图为不连续的线状光谱 （2） 从长波到短波，谱线的距离越来越小 谱线的频率符合下列公式： v = 3.289×1015 — – — 1 1 22 n2 n= 3, 4, 5 n＝3 时，对应于谱线 H：v＝4.568×1014 (s1) λ= ——— = —————— = 6.563×10-7(m)＝656.3 nm C光速 v 2.998×108 4.568×1014 n＝4, 5, ......分别对应于谱线 H，H，...... 可见光区的谱线称为巴尔麦系光谱. 光谱线特点可用下列通式(经验公式)表示： R ── 等于3.289×1015 s1，称里德堡常数。 n1＝１时，称为拉曼系光谱（紫外光区） n1＝２时，称为巴尔麦系光谱（可见光区） n1＝３时，称为帕邢系光谱（红外光区） v＝R· —— - —— (n2>n1,且为整数) 1 1 n12 n22 n 的物理意义是表示电子的不同能级。n1 =2，n2 = 3，4，5…，表示电子从较高能级跳回到第二能级时，释放出来的能量相应于各个谱线的波长。 p49页 氢原子光谱与氢原子能级 Balmer系 Lyman系 Paschen系 Brackett系 （2）玻尔理论 提出的原因： 经典电磁理论认为： (a) 电子绕核作高速圆周运动，发出连续电磁 波→连续光谱 (b) 电子能量↓→坠入原子核→原子湮灭（毁灭） 事实： 氢原子光谱是线状（而不是连续光谱）； 原子没有湮灭。 1913年丹麦物理学家Bohr发表了原子结构理论三点假设： （a）核外电子只能在符合条件的轨道上运动，即电子运动 的角动量（M）必须等于h/2π的整数倍。 符合量子化条件的轨道称为“稳定轨道”。电子在稳定轨道上运动时并不放出能量。 （n = 1，2，3……） 上式为玻尔的量子化条件，其中： m——电子质量， v——电子运动速度， r——轨道半径， h——plank常数。 (b) 在正常情况下，电子占据离核最近，能量最低的轨 道，这时原子能量最低，此时原子处于基态。当原子从外界获得能量（如灼热、放电、辐射等），电子可跃迁到离核较远的轨道，即电子已被激发到较高能级，此时原子处于激发态。 （c）只有当电子从较高能级跃迁到较低的能级时，才会以就以光子的形式辐射出能量，光子能量的大小决定于两能级间的能量差： ΔE