高中化学竞赛课件：原子结构复习课程 72页

第三章原子结构§3-1原子核外电子运动状态电子围绕原子核高速运转，从最简单的原子氢光谱开始研究\n1.氢原子光谱（1）实验事实：当极少量的高纯氢气在高真空玻璃管中，加入高电压使之放电，管中发出光束，使这种光经过分光作用。在可见光区得到四条颜色不用的谱线，如下图所示，这种光谱叫做不连续光谱或线状光谱。所有的原子光谱都是线性光谱。\n\n1.氢原子光谱（2）实验总结：1885年，瑞士一位中学物理教师J.J.Balmar(巴尔多)指出，上述谱线的频率符合下列公式：ν=3.289╳1015()s-1由此公式可算出：当n＝3时，是Hα的频率当n＝4时，是Hβ的频率当n＝5时，是Hγ的频率当n＝6时，是Hδ的频率\n2.Bohr理论：1913年，丹麦物理学家N.Bohr首次认识到氢原子光谱与结构之间的内在联系，并提出了氢原子结构模型。并用经典的牛顿力学推导了结论\n2.Bohr理论：(1)Bohr的原子结构理论的三点假设:原子核外的电子只能在有确定的半径和能量的轨道上运动。电子在这些轨道上运动时并不辐射能量。在正常情况下，原子中的电子尽可能处在离核最近的轨道上。这时原子的能量最低，即原子处于基态。当原子受到辐射，加热或通电时获得能量后电子可能跃迁到离核较远的轨道上去。即电子被激发到高能量的轨道上，这时原子处于激发态。处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核较近的轨道上，同时释放出光能。光的频率ν＝式中：E1————离核较近的轨道的能量E2————离核较远的轨道的能量\n轨道基态、激发态引入量子数－n，1、2、3…\n2.Bohr理论：Bohr在其三点假设的基础上，运用牛顿力学定律推算出下列关系式：r=a0n2E=－KJ.mol－1ν=3.29╳1015()s-1(n190％；界面外电子出现的几率<10％（可忽略不计）。\n3.电子云径向分布图(2)径向分布函数图：1)径向分布函数：∵几率＝几率密度×体积对1s电子，在离核距离为r，厚度为dr的薄球壳内出现的几率＝dV，而球面的面积A＝4Пr2，则球壳的体积dV＝4Пr2dr，如右图所示。所以电子在球壳内出现的几率＝.4Пr2dr令D（r）＝4Пr2，则D（r）叫做电子云的径向分布函数，它是r的函数。它表示电子在核外空间出现的几率随r的变化情况。\n3.电子云径向分布图(2)径向分布函数图：2)径向分布函数图：以D（r）－r作图，如下图所示：\n3.电子云径向分布图(2)径向分布函数图：2)径向分布函数图：由图中可见：随n增大，电子离核平均距离增大，如1s<2s<3s,2p<3p<4p当n相同而l不同时，电子离核平均距离较接近，如3s,3p,3d相差不多。所以，通常把n相同的原子轨道合并一个电子层，把n、L都相同的原子轨道合并为一个电子亚层。\n多电子原子结构多电子原子轨道的能级多电子原子核外电子排布和周期系\n多电子原子轨道的能级:在已发现的109种元素中，H原子（类氢原子）核外只有一个电子，只存在电子与原子核的作用，可以解Schodinger方程得到精确解。除此之外的其他原子，均是多电子原子。不仅存在电子与核的作用，且存在电子之间的相互作用，难以用Schodinger方程得到精确解。只能用光谱实验的数据，经过理论分析得到。\n1.屏蔽效应以He原子为例：He原子核外有2个电子，因此，He原子中存在：核外电子的作用；电子与电子之间的作用，情况比H原子复杂的许多。Slater屏蔽模型把电子2对电子1的作用，看做电子2抵清了一部分核电荷对电子1的作用，即电子2对电子1有屏蔽作用（同样地电子1对电子2也有屏蔽作用），这样，实际作用于电子1（或电子2）地核电荷叫做有效核电荷（Z*），因此，多电子原子轨道的能级为\n2.Pauling近似能级图L．Pauling（贝尔化学奖获得者）根据光谱试验数据及理论计算结果，总结出多电子原子的近似能级图:近似能级组周期7s,5f,6d,7p76s,4f,5d,6p65s,4d,5p54s,3d,4p43s,3p32s,2p21s1\n2.Pauling近似能级图由图可见：l相同时，能级高低由n决定:如E1s