无机化学电子教案.ppt

无机化学
------原子结构
化学与生命科学学院专业基础课
原子结构和元素周期系
原子论
原子结构的基本模型
作业
本章要求
基态原子电子组态
元素周期系
元素周期性
第一节原子论
原子是物质发生化学反应的基本微粒。物质的许多宏观化学和物理性质很大程度上是由原子内部结构决定的。原子结构的研究回答诸如原子由哪些微粒组成、这些微粒在原子内部的排布方式以及微粒之间结合力的性质这样一类问题。
化学工作者着眼于化学反应,而化学反应则以原子相互作用为基础的。通常在化学反应中,原子核不发生变化。那么什么在变呢?电子的运动状态在变,通俗地说,是核外电子在“跳来跳去”,所以研究核外电子的运动的规律是化学工作者要探索的重要问题。
如果说近代化学达到了对物质的原子、分子水平的认识,那么在19世纪初,电子、x-射线、放射性的发现,则拉开了探索原子、分子内部微观结构的序幕,使化学进入到一个新的境界。
原子是化学上最重要、使用最频繁的术语之一,原是古希腊哲学家德模克里特(Demokritos)在物质能否无限分割的辩论中提出的一种概念。他认为:一切物质都由某种不可穿透的微粒构成;对不同物质而言,微粒的形状和大小不同;微粒处于不断运动的状态之中;相互间能以不同的方式相结合。他将这种微粒叫作“atoms”,希腊语——“不可再分”。我国化学家将之译为“原子”,以表达“原始”、“终极”之意。
尽管德模克里特的概念与原子的现代概念相当接近,在当时的争论中却不占上风。另一位古希腊哲学家亚里士多德关于物质由土、气、火、水四要素构成的概念占统治地位长达1500年。随着科学的发展,道尔顿(Dalton)于1805年提出了第一个现代原子论,成为人们认识物质漫长道路上的一个重要里程碑。他接受了“不可再分”的概念,因而也就继承了“atoms”这个词。他把原子比作一个实心的球体.
从1787年开始,中学教员出身的道尔顿持续不断地观测气象,为了解释“复杂的大气”为什么“竟是均匀的混合物”,他于1801年引入原子的假说。1805年,道尔顿明确地提出了他的原子论,这个理论的要点有:每一种化学元素有一种原子;同种原子质量相同,不同种原子质量不同;原子不可再分;一种原子不会转变为另一种原子;化学反应只是改变了原子的结合方式,使反应前的物质变成反应后的物质。
道尔顿提出了原子量的概念,实质上就是原子相对质量的概念,并用大量实验测定了一些元素的原子的相对质量。道尔顿原子论十分圆满地解释了当时已知的化学反应的定量关系。
尽管道尔顿提出了原子量的概念,却不能正确给出许多元素的原子量。尽管道尔顿的原子论在现在看来存在许多问题。但道尔顿原子论极大地推动了化学的发展。特别是在1818和1826年,瑞典化学家贝采里乌斯通过大量实验正确地确定了当时已知化学元素的原子量,纠正了道尔顿原子量的误值,为化学发展奠定了坚实的实验基础。
同时,贝采里乌斯还创造性地发展了一套表达物质化学组成和反应的符号体系,他用拉丁字母表达元素符号,一直沿用至今。
19世纪末,人们对原子的认识发生了一次飞跃。汤姆逊(Thomson)于1897年发现了电子的存在并测定了电子的荷质比,使原子不可再分的概念永远被摒弃。随即建立了原子的浸入模型。
该模型提出不几年就面临困境,它无法解释盖格和马斯登于1911年完成的一项关于a粒子散射的实验结果。
于是卢瑟福提出:所有原子都有一个核即原子核;核的体积只占整个原了体积极小的一部分;原子的正电荷和绝大部分质量集中在原子核上;电子像行星绕太阳那样绕核运动。这就是原子的有核模型。
但这一模型又无法解释电子为什么不会落入原子核内,原子光谱为什么是不连续的线状光谱?
原子结构理论的演变
道尔顿1808
原子是组成物质的最小颗粒。
汤姆逊1898
电子以最稳定的静电方式
镶嵌于带正电的球。
卢瑟福1911
电子绕核运动,如同
行星绕太阳运动一样。
玻耳1913
薛定鄂1926
波动力学
(量子力学)
旧量子论
1、氢原子光谱
焰火是热致发光。把气体装进真空管,真空管两端施以高压电,气体也会发光,叫做电致发光。如霓虹灯、高压***灯、高压钠灯就是气体的电致发光现象。例如,氢、氖发红光,氩、***发蓝光。
“光谱”(spectrum)一词是牛顿根据太阳光通过三棱镜后得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫而提出的。
1859年德国科学家基尔霍夫和本生发明了光谱仪,奠定了光谱学基础,使光谱分析成为认识物质和鉴定元素的重要手段。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。
第二节原子结构基本模型一、关于氢原子结构的玻尔模型