人类对原子结构的认识历史

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,人类对原子结构的认识历史,课程构造,1.绪言专题1,3.完毕语专题5,物质结构与性质（选修）,原子构造与元素的性质专题2,微粒间作用力与物质性质专题3,分子空间构造与物质性质专题4,一、人类探索物质结构的历史,1、化学开展经历了漫长的历史,1石器时代:,2陶器时代:,3铜器时代:,4铁器时代:,人类生产开展史,上的一个里程碑。,2、近代化学开展里程,41869年后门捷列夫提醒元素周期律；,118世纪，波义耳化学之父,最早提出元素的科学定义；,219世纪初，道尔顿原子之父,提出了原子学说；,31811年阿伏加德罗提出分子说；,51901年约瑟夫汤姆生提出原子的葡,萄干面包模型；,61909年,卢瑟福提出原子的有核模型 。,7对有机物认识的进展：,8物理学上的重大发现：,碳原子的四价,碳原子成键的立体构型,分子中价键的饱和性,有机合成可,“按图索骥”,电子,氢原子光谱,元素的放射性,微粒的波粒二象性,（量子力学）,红外光谱,电子显微,原子吸收光谱,X射线衍射,9实验方法上的改进：,人类对原子构造的认识,原子是哪些根本微粒构成的？,构成原子的各种微粒是否带有电荷？为什么原子是电中性的？,构成原子的各种微粒在数量上有什么规律？这些微粒的体积和质量有什么特点？,谈谈你对对原子构造的认识,微粒,电子,原子核,质子,中子,质量,(,Kg,),9.10910,-31,1.67310,-27,1.67510,-27,相对质量,0.0005484,1.007,1.008,电量(,C,),1.60210,19,1.60210,19,0,电荷,1,+1,0,原子的组成,德谟克利特：朴素原子观,道尔顿：原子学说,汤姆生：“葡萄干面包式 模型,卢瑟福：带核原子构造模型,玻尔,：原子轨道模型,现代量子力学模型,1803,1904,1911,1913,1926,3、原子构造的开展历史,1911年，英国物理学家卢瑟福通过粒子的散射实验，提出了原子构造有核模型。他认为原子的质量主要集中在原子核上，电子在核外空间高速运动。,卢瑟福实验,氢原子光谱,许多物质都能够吸收光或发射光，利用仪器将物质吸收光或发射光的波长和强度分布记录下来，就得到所谓的,光谱,。,连续光谱：由各种波长组成，且相近波长差异极小而不能分辨的光谱,线状光谱：,由具有特定波长的、彼此分立的谱线所组成的光谱,连续光谱：由各种波长组成，且相近波长差异极小而不能分辨的光谱,连续光谱(实验室,电磁波连续光谱,氢原子光谱原子发射光谱真空管中含少量H2(g)，高压放电，发出紫外光和可见光 三棱镜 不连续的线状光谱,氢原子的光谱为什么是线状光谱而不是连续光谱呢？,经典电磁理论不能解释氢原子光谱：,卢瑟福有核模型结合经典电磁理论：,电子绕核作高速圆周运动，,发出连续电磁波 连续光谱，,电子能量 坠入原子核原子湮灭,事实：,氢原子光谱是线状而不是连续光谱；,原子没有湮灭。,4.玻尔原子模型 1913年，丹麦物理学家玻尔把普朗克的相关量子理论与卢瑟福的原子模型相结合，较好地解释了氢原子光谱，提出新的原子构造模型，。,科学趣闻,紫外灾难：普朗克量子论-能量量子化,光电效应：爱因斯坦发现光的强度无关，只与光的频率有关。,玻尔的原子结构模型, 原子中的电子在具有确定能量的轨道上绕原子核运动，原子不受外界影响时，不吸收也不不辐射能量。, 在不同轨道上运动的电子具有不同的能量E，不同轨道的能量是不连续变化的，能量是某些不连续的数值，是量子化的。,轨道能量依 n 值1，2，3，的增大而升高。,量子数,玻尔结合量子化条件和经典力学公式，计算出了氢原子中电子运动的速度、轨道半径和能量，完美的解释了氢原子光谱。,通常,电子处在能量最低的轨道(基态n=1)上运动；当原子获得能量后，被激发到高能量轨道上，处于激发态； 只有当电子从一个轨道能量为Ei跃迁到另一个轨道能量为Ej时，才会辐射或吸收能量。,每一次跃迁辐射或吸收的能量以光的形式产生一条分立的谱线，被记录下来，就形成了光谱。,跃迁演示,氢原子能级,连续光谱和原子发射光谱(线状光谱)比较,电子跃迁 在生活中的应用,波尔原子模型局限性： 只限于解释氢原子或类氢离子单电子体系的光谱，无法较好解释多电子原子的光谱。,原因：人为地引入某些物理量电子运动的轨道角动量和电子能量“量子化，以修正经典力学的思路出问题了。,用量子力学来处理宇宙间物质的运动规律更有普遍意义，特别是微观粒子小空间、小微粒、大速度的运动。,微观粒子的运动特征,1、微观粒子的波粒二象性：,光的传播波和光与实物的作用粒,E=mc 2=h P=mc,P= h/德波罗意公式，波粒相连,2、海森堡测不准原理:,xmv h/4,h:普朗克常数 6.626 10-34J/s,核外电子没有确定的轨道，也没有家，只有。,电子运动统计规律的形象描述：电子云模型,微观粒子的运动特征,薛定谔波动方程的提出，标志着近代量子力学理论的建立。它可以计算出电子云径向分布和角度分布。,我们在描述核外电子的运动时，只能指出它在原子核外空间某处出现时机的多少。电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，所以，人们形象地把它叫做“电子云 。,电子云,常把电子出现的概率约为,90%的空间圈出来,思考：,小黑点代表什么？,小黑点的疏密代表什么？,氢原子电子云的特点:,1呈球形对称。,2在离核近处密度大，离核远处密度小。,3在离核近处单位体积的空间电子出现的时机多，在离核远处单位体积的空间电子出现的时机少。,电子云的形成,原子核外电子的运动状态原子轨道,二、多电子原子核外电子的运动特征和状态,原子核外电子的运动特征电子云,原子核外电子的排布规律,电子层符号,电子层,1,2,3,4,5,离核远近,电子的能量,S的原子轨道是_形的，电子层序数越大，原子轨道的_。,P的原子轨道是_形的，每个P轨道亚层有_个轨道，它们互相垂直，分别以_、_、_为符号。P原子轨道的平均半径也随电子层序数增大而_。,d,轨道,角度分布图(,剖面图),电子层,原子轨道,类型,原子轨道,数目,可容纳,电子数,1,2,3,4,n,问题1：完成下面表格,电子层,原子轨,道类型,原子轨道,类型数目,可容纳的,电子数目,1,1s,2,2s，2p,3,3s，3p，3d,4,4s，4p，4d，4f,n,1,2,4,8,9,18,16,32,n,2,2n,2,能级图,问题2：,比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低：,(1)1s 2s 3s 4s,(2)nf nd ns np,(3)3p,x,3p,y,3p,z,(4)3p,x,5p,y,4p,z,(5)3s 4p (6) 4s 3p,(7) 4s 3d,K,L,M,N,O,P,1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f,电子层,轨道,核外电子填充顺序图,轨道能量顺序,7,电子在原子轨道上的排布，要尽可能使电子的能量最低。,每个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋方向必须相反。,原子核外电子排布的三大原理,电子在等价轨道能量一样的轨道上排布时，总是尽可能分占不同的轨道，且自旋方向一样。这种排布，电子的能量最低。,14,Si,18,Ar,20,Ca,24,Cr,29,Cu,10,Ne,针对训练,写出以下元素原子构造示意图、电子排布式及其简化形式、外围电子排布式、电子轨道表示式：,根据洪特规那么，人们总结出，当同一亚层轨道半充满、全充满以及全空时，是比较稳定的。,洪特规那么特例：,全充满,半充满,全空,本课总结：,知识,体系,原子核外电子,运动,特征排布遵循的原理和规则,原子核外电子排布的表示式,能量最低原理,泡利不相容原理,洪特规则,电子排布式,轨道表示式,人,类对原子结构认识的历史,！,谢谢！,