第1章原子结构与元素周期系教学文稿.ppt

第一篇物质结构基础第1章原子结构与元素周期系重难点化学基本理论研究原子结构的探索过程2.电子的发现阴极射线在磁场中偏转3.原子核的发现4.核电荷的确定5.质子的发现6.中子的发现原子结构理论的发展简史原子
结构理论的发展简史1-1道尔顿原子论1732年，尤拉提出自然界存在多少种原子，就有多少种元素。
1785年，拉瓦锡用实验证明了质量守恒定律—化学反应发生了物质组成的变化，但反应前后物质的总质量不变。
1797年，希特发现了当量定律。
1799年，普鲁斯特发现了定比定律。
19世纪初，道尔顿创立了化学原子论。道尔顿原子论道尔顿用来表示原子的符号，是最早的元素符号。图中他给出的许多分子组成是错误的。这给人以历史的教训——要揭示科学的真理不能光凭想象，更不能遵循道尔顿提出的所谓“思维经济原则”，客观世界的复杂性不会因为人类或某个人主观意念的简单化而改变。原子论的优点与缺点1-2相对原子质量（原子量）1.核素:具有一定质子数和一定中子数的原子称为一种核素。它可以分为稳定核素（原子核是稳定的）和放射性核素（原子核不稳定）；还可以分为单核素元素（只有一种稳定核素）和多核素元素（有几种稳定核数）。
核素符号,质子数，中子数，质量数。2.同位素:具有相同核电核数，不同中子数的核素互称同位素。如氢的3种同位素氕（H），氘（D），氚（T）。3.同位素丰度:某元素的各种天然同位素的分数组成（原子百分比）。例如，氧的同位素丰度为：f（16O）=99.76%,f（17O）=0.04%，f（18O）=0.20%,而单核素元素，如氟，同位素丰度为f（19F）=100%。有些元素的同位素丰度随取样样本不同而涨落，通常所说的同位素丰度是指从地壳（包括岩石、水和大气）为取样范围的多样本平均值。若取样范围扩大，需特别注明。1-2-3原子的质量以原子质量单位u为单位的某核素一个原子的质量称为该核素的原子质量，简称原子质量。
1u等于核素12C的原子质量的1/12。
1u等于多少?这取决于对核素12C的一个原子的质量的测定。最近的数据是：
1u=1.660566（9）×10-24g
核素的质量与12C的原子质量的1/12之比称为核素的相对原子质量。它在数值上等于核素的原子质量，量纲为一。1-2-4元素的相对原子质量（原子量）加权平均值就是几个数值分别乘上一个权值再加和起来。对于元素的相对原子质量（原子量），这个权值就是同位素丰度。用Ar代表多核素元素的相对原子质量，则：Ar=ΣfiMr,i
式中：fi——同位素丰度；
Mr,i——同位素相对原子质量1－3原子的起源和演化1-4原子结构的玻尔行星模型自然界的连续光谱连续光谱(实验室）电磁波的连续光谱氢、氦、锂、钠、钡、汞、氖的发射光谱
（从上到下）氢原子光谱（原子发射光谱）氢光谱是所有元素的光谱中最简单的光谱。
在可见光区，它的光谱只由几根分立的线状谱
线组成(不连续的）,其波长和代号如下所示：
谱线HαHβHγHδH…编号(n)12345…
波长/nm656.279486.133434.048410.175397.009…不难发现，从红到紫,谱线的波长间隔越来越小。ｎ>5的谱线密得用肉眼几乎难以区分。1883年，瑞士的巴尔麦（J.J.Balmer1825-1898）发现，谱线波长(λ)与编号(n)之间存在如下经验方程(巴尔麦(J.Balmer)经验公式(1885)：经典电磁理论不能解释氢原子光谱1-4-2波尔理论1-4-2波尔理论3）量子化条件假设氢原子核外电子的轨道是不连续的，在轨道运行的电子具有一定的角动量。这些能量只能取某些由量子化条件决定的分立数值，通常把这些具有不连续能量值的定态叫做能级。根据量子化条件，玻尔推出计算定态轨道能量公式：
H原子、类氢离子：
En=－13.6Z2/n2(ev)=－2.179×10－18Z2/n2(J)
（n≥1的正整数，1ev=1.602×10－19J）
H原子：En=－13.6/n2(ev)=－2.179×10－18/n2(J)
基态：E=－13.6(ev)4)跃迁规则电子吸收光子就会跃迁到能量较高的激发态，反之，激发态的光子会放出光子返回基态或者能量较底的激发态。光子的能量就是跃迁前后2个能级的能量之差。当n=1时能量最低，此时能量为2.179×10-18J,此时对应的半径为52.9pm，称为玻尔半径。2.波尔理论的成功与缺陷1-5氢原子结构的量子力学模型1-5-2德布罗意关系式戴维森和革尔麦的电子衍射实验证明了德布罗意科学预言的准确性。感光屏幕既然电子是具有波粒二象性的微观粒子，能否象经典力学准确测定宏观物体运动的速度和位置那样准确测定电子运动的速度和位置呢？
对于微观粒子,由于其具有特殊的运动性质(波粒二象性),不能同时准确测定其位置和动量。1927年,海森堡(Hei