原子的电子层结构和元素周期律.ppt

第二章原子结构，第一节核外电子运动的特殊性一，历史回顾二，核外电子运动的特殊性三，波函数四，电子云五，四个量子数第二节核外电子配置规则一，多电子原子轨道能级二，核外电子配置原理第三节原子的电子层结构和元素周期一，原子结构和元素周期的关系二，元素性质的周期性，内容摘要，1 .用四个量子数描述核外电子运动状态2 .掌握核外电子的配置、原子结构和元素周期关系。 掌握要素特定性质的周期性。 3 .熟悉波函数、原子轨道、电子云的概念，熟悉原子轨道和电子云的角度分布图。 4 .了解核外电子运动的特殊性。 知道多电子原子交错能级的原因。 教育的基本要求，历史上核外电子运动特殊波函数电子云的四个量子数，一、二、三、四、五，第一节核外电子运动的特殊性，(一)道尔顿(J.Dolton )原子理论-19世纪初，一、历史回顾，(二)汤姆森发现带负电荷的原子卢瑟福的行星式原子模型，(四)近代原子结构理论-玻尔原子模型，第一节核外电子运动的特殊性，道尔顿认为“1 .所有物质都是原子组成，原子不能”的2 .同一元素的原子在质量、形态等方面完全相同，第一节核外电子运动的特殊性， 3 .原子以简单比例与化合物结合的汤姆森原子模型通过阴极射线管的偏转实验，发现带负电荷的电子，打破了原子不可分割的观点。 人们对物质结构的认识进入了重要的发展阶段。 第一节核外电子运动的特殊性，卢瑟福原子模型“行星模型”或有核原子结构模型。 在这个模型中，微观原子被视为“太阳系”，带正电的原子核像“太阳”，电子在原子核外围绕核旋转，行星就像围绕太阳运动。 原子核占所有正电荷和几乎所有原子的质量。 第一节核外电子运动的特殊性，玻尔的氢原子模型，1 .氢原子结构理论的基本假说，(2)迁移，(3)不连续性，(1)层次，第一节核外电子运动的特殊性，1 )行星模型：假定氢原子核外电子在一定的直线轨道上围绕核旋转，太阳系的行星围绕太阳旋转2 )量化条件：玻尔假定氢原子核以外的电子的轨道不是连续的，并且是离散的。 3 )稳态假设：基态激发态迁移，第一节核外电子运动的特殊性，2 .玻尔理论解决的问题(1)原子的稳定性(2)弄清了氢原子光谱的不连续性：氢原子光谱的一部分，第一节核外电子运动的特殊性，(1)微观粒子的波动粒子二象性，微观粒子波浪电子是一种具有粒子性和波动性双重性质的物质。 得到了P=mc=h/c=h/，二、核外电子运动的特殊性、电子衍射实验、一系列明暗之间的环衍射环，证明了电子具有波动性。 第一节核外电子运动的特殊性，2 .原理，微观粒子，不能同时准确测定其位置和运动量的原理来源于微观粒子运动的波动粒子二象性，是微观粒子的固有属性。 另外，因为电子的位置虽然不准确，但是能够知道它出现在某个空间附近的概率，所以能够使用统计方法和观点来考察其运动行为，使用电子出现在核外空间的各点的概率分布图来描述。第一节核外电子运动的特殊性，1926年雪定谛建立了描述着名的微观粒子运动状态的量子力学波动方程式：-量子力学描述核外电子的空间运动的数学函数式，即原子轨道E-轨道能m-粒子质量h-普朗克常数x，y，z是粒子的空间坐标(x，y，z )波函数，三，波动第一节核外电子运动的特殊性用波函数的数学形式表现核外电子的运动状态并不比其图像直观，而是用常用的原子轨道的角度分布图描述核外电子的运动状态，波函数的角度分布图也称为原子轨道的角度分布图，第一节核外电子运动的特殊性，第一节核外电子运动的特殊性， 原子轨道的角度分布图，第四，电子云，电子波函数的意义比较好的解释是统计解释，量子力学引入了电子云的概念。 电子云的物理意义：黑点的深处表示电子出现的机会多。 第一节核外电子运动的特殊性，电子云的角度分布图，电子云的角度分布图比波函数的角度分布图稍“瘦”。 电子云的角度分布图中没有“”。 因为作为波函数的符号表示原子轨道的对称性，所以对研究化学键的形成起着重要的作用。 原子轨道的角度分布图中有“”。 这个是根据解析式计算的。 并不表示电的正负。 第一节核外电子运动的特殊性，雪定毁谤方程式的解是系列解，各解是一定的能量e及其对应，各解被规定为三个常数n、l、m。 n、l、m被称为量子数。 主量子数n角量子数l磁量子数m自旋量子数ms、1、2、3、4、5、4个量子数、第1节核外电子运动的特殊性，(1)主量子数n取值： n=1、2、3、物理意义： n的值的大小表示电子能量的高低。 n的值越大，表示电子存在的水平越远离核，电子具有的能量也越高。 n=1、2、3、分别是第一能量层、第二能量层、第三能量层。 第一节核外电子运动的特殊性，(2)角量子数l是l=0，1，2，n-1； 物理意义： l表示电子云的形状。 第一节核外电子运动的特殊性，主量子数和角量子数的关系，第一节核外电子运动的特殊性，(三)磁量子数m表示值： m=-l，2，- 1，0，1，l，意义： m表示电子云的空间扩展方向。 每个m的值表示延伸方向、电子轨道和原子轨道。 磁量子数和能量无关。n=1、l=0、n=2、l=0、l=1、m=0、m=0、m=1、m=0、1条轨道、第1节核外电子运动的特殊性、磁量子数m、n=3、l=0、l=1、l=2、m=0、m=1、 9条轨道第1节核外电子运动的特殊性、磁量子数和角量子数的关系、第1节核外电子运动的特殊性、第1节核外电子运动的特殊性，ms=1/2表示同一轨道中电子的2种自旋状态为每个电子层可以接受的电子总数为2n2。 第一节核外电子运动的特殊性，值：(四)自旋量子数ms，电子平行自旋：电子反平行自旋：，电子的运动状态，只要有四个量子数，就可以描述原子中某个电子的运动状态。 记述一个原子轨道必须用三个量子数，记述在一个原子轨道上运动的电子必须用四个量子数。 第1节核外电子运动的特殊性，四个量子数n、l、m、ms、量子数的总结，主量子数n决定原子轨道半径的大小(即电子层)和电子的能量，角量子数l在决定电子运动区域和电子云的形状的同时也影响电子的能量， 磁量子数m确定电子运动区域和电子云的空间延伸方向，自旋量子数ms确定电子的自旋状态(或自旋方向)的第一节核外电子运动的特殊性，在多电子原子中，原子轨道间的排斥不等于主量子数相同的各轨道的能量水平。 因此，多电子原子中的轨道能由n、l决定。轮询近似能级图，一，多电子原子轨道能级，第二节核外电子配置规则，第七组7s5f6d7p第六组6s4f5d6p第五组5s4d5p第四组4s3d4p第三组3s3p第二组2s2p第一组1s，七个能级组，第二节核外电子配置规则， 1、轨道能和轨道能级的相对高低是由n和l同时决定的： (1)角量子数相同的主量子数大的能高E1sE2sE3sE4s，第2节核外电子配置规则，(2)主量子数相同、角量子数大的能高ens enp enp EnsE(n-2)fE(n-1)dEnp，如第二节核外电子的配置规律，2 .屏蔽效应和钻