第1章 原子结构和 元素周期表 Chapter 1 Atomic structure and the Periodic Table of dlements
第 1 章 原子结构和 元素周期表 Chapter 1 Atomic Structure and the Periodic Table of Elements
本章教学要求 1.初步了解原子核外电子运动的近代概念、原子能级 波粒二象性、原子轨道和电子云概念。 了解四个量子数对核外电子运动状态的描述,掌握 四个量子数的物理意义、取值范围。 3.熟悉s、p、d原子轨道的形状和方向。 4.理解原子结构近似能级图,掌握原子核外电子排布 的一般规则和s、p、d、f区元素的原子结构特点。 5.会从原子的电子层结构了解元素性质,熟悉原子半 径、电离能、电子亲和能和电负性的周期性变化 上页下页目录返回
上页 下页 目录 返回 1．初步了解原子核外电子运动的近代概念、原子能级、 波粒二象性、原子轨道和电子云概念。 2．了解四个量子数对核外电子运动状态的描述，掌握 四个量子数的物理意义、取值范围。 3．熟悉 s、p、d 原子轨道的形状和方向。 4．理解原子结构近似能级图，掌握原子核外电子排布 的一般规则和s、p、d、f 区元素的原子结构特点。 5．会从原子的电子层结构了解元素性质，熟悉原子半 径、电离能、电子亲和能和电负性的周期性变化。 本章教学要求
1亚原子粒子 Subatomic particles 1.2波粒二象性一赖以建立现代模型的量子力学 概念Wuve- particle duality- a fundamental concept of quantum mechanics 13氢原子结构的量子力学模型一波尔模型mhe quantum mechanical model of the structure of hydrogen atom-Bohr's model 1.4原子结构的波动力学模型 The wave mechanical model of the atomic structure 多电子原子轨道的能级 Energy level in polyelectronic atoms 6基态原子的核外电子排布 Ground-state electron configuration 17元素周期表 The periodic table ofelements 8原子参数 Atomic parameters 上页下页目录返回
上页 下页 目录 返回 1.1 亚原子粒子Subatomic particles 1.2 波粒二象性— 赖以建立现代模型的量子力学 概念 Wave-particle duality — a fundamental concept of quantum mechanics 1.3 氢原子结构的量子力学模型— 波尔模型 The quantum mechanical model of the structure of hydrogen atom —Bohr’s model 1.4 原子结构的波动力学模型 The wave mechanical model of the atomic structure 1.5 多电子原子轨道的能级 Energy level in polyelectronic atoms 1.6 基态原子的核外电子排布 Ground-state electron configuration 1.7 元素周期表 The periodic table of elements 1.8 原子参数 Atomic parameters
1.1亚原子粒子 Subatomic particles 1.11化学研究的对象 The object of chemical study 1.1.2亚原子粒子(基本粒子) Subatomic particles Elementary particles) 113夸克 Quark 上页下页目录返回
上页 下页 目录 返回 1.1 亚原子粒子 Subatomic particles 1.1.1 化学研究的对象 The object of chemical study 1.1.3 夸克 Quark 1.1.2 亚原子粒子（基本粒子） Subatomic particles ( elementary particles)
1.11化学研究的对象 宇宙 质子 纳米 材料 (宇观) 夸克 原子核N原子 单质 离子)分子一化合物 星体 中子电子 微观 (介观) 宏观 当今化学发展的趋势大致是: 由经 蜜羿對鐘弁庸窪塍霉曼由森岛浵凳念态 哪些是关键性的问题呢? 化学反应的性能问题;化学催化的问题;生命过程中的 化学问题 上页下页目录返回
上页 下页 目录 返回 夸克 质子 中子 原子核 电子 原子 (离子) 分子 微观 （宇观） 宇宙 单 质 化合物 星体 宏观 纳 米 材 料 （介观） 1.1.1 化学研究的对象 哪些是关键性的问题呢？ 化学反应的性能问题;化学催化的问题;生命过程中的 化学问题。 当今化学发展的趋势大致是： 由宏观到微观，由定性到定量，由稳定态向亚稳态， 由经验上升到理论并用理论指导实践，开创新的研究
112亚原子粒子 人们将组成原子的微粒叫亚原子粒子。亚原子粒子曾 经也叫基本粒子,近些年越来越多的文献就将其叫粒子 迄今科学上发现的粒子已达数百种之多 与化学相关的某些亚原子粒子的性质 名称符号质量/u 电荷/e 电子5486×10-4 质子 1.0073 中子 n 1.0087 正电子 5.486×104 a粒子a(氦原子的核) +2 β粒子β(原子核射出的e) Y光子γ(原子核射出的电磁液) 0 上页下页目录返回
上页 下页 目录 返回 1.1.2 亚原子粒子 人们将组成原子的微粒叫亚原子粒子。亚原子粒子曾 经也叫基本粒子, 近些年越来越多的文献就将其叫粒子 。迄今科学上发现的粒子已达数百种之多。 与化学相关的某些亚原子粒子的性质 名称 符号 质量/u 电荷/e 电子 质子 中子 正电子 α粒子 β粒子 γ光子 e – p n e + α β γ 5.486×10–4 1.0073 1.0087 (氦原子的核) (原子核射出的e - ) (原子核射出的电磁波 ) – 1 ＋1 0 5.486×10–4 ＋1 ＋2 – 1 0
113夸克 根据1961年由盖尔-曼( Gell m-Mum)建立的新模型,质子 和中子都是由更小的粒子夸克组成的,但现有的理论还不能预言 (当然更不用说从实验上证明)电子是可分的。 某些最重要的夸克 名称下夸克上夸克奇夸克粲夸克底夸克顶夸克 符号d b 电荷1/3 2/3 1/3 +2/3 -13 +2/3 质量 均为质子的1/100或1/200 质子的 200倍 发现年代 1974 19771995 上页下页目录返回
上页 下页 目录 返回 1.1.3 夸克 名称 下夸克 上夸克 奇夸克 粲夸克 底夸克 顶夸克 符号 d u s c b t 电荷 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 -1/3 +2/3 质量 均为质子的1/100或1/200 质子的 200倍 发现年代 1974 1977 1995 某些最重要的夸克 根据 1961 年由盖尔-曼（Gell M-Mann）建立的新模型， 质子 和中子都是由更小的粒子夸克组成的， 但现有的理论还不能预言 (当然更不用说从实验上证明)电子是可分的
12波粒二象性—赖以建立现代 模烈的量子力学概念Wuνe particle duality-a fundamen tal concept of quantum mechanics 1.2.1经典物理学概念面临的窘境An embarrassment of the concepts of the classical physics 1.2.,2波的微粒性 Particle- like wave 123微粒的波动性Wave- like particle 上页下页目录返回
上页 下页 目录 返回 1.2 波粒二象性 — 赖以建立现代 模型的量子力学概念 Waveparticle duality — a fundamental concept of quantum mechanics 1.2.3 微粒的波动性 Wave — like particle 1.2.2 波的微粒性 Particle — like wave 1.2.1 经典物理学概念面临的窘境 An embarrassment of the concepts of the classical physics
1.2.1经典物理学概念面临的窘境 释放a粒子的铀源 些a粒子被散射绝大多数离子 (嵌在铅盒中以使 直线穿过金属箔片 大部分的辐射被 吸收) a粒子束 薄金属箔片 用以检测散 射a粒子的荧光 电子载布在核中 分布的正电荷 Rutherford“太阳-行星模型”的要点 1所有原子都有一个核即原子核( nucleus); 2核的体积只占整个原子体积极小的部分 3原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上 4电子像行星绕着太阳那样绕核运动。 上页下页目录返回
上页 下页 目录 返回 1.2.1 经典物理学概念面临的窘境 Rutherford “太阳-行星模型”的要点 ：1. 所有原子都有一个核即原子核(nucleus)； 2. 核的体积只占整个原子体积极小的一部分； 3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上； 4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动
什么是经典物理学概念面临的窘境? 在对粒子散射实验结果的解释上,新模型的成功是 显而易见的,至少要点中的前三点是如此。 根据当时的物理学概念,带电 微粒在力场中运动时总要产生电磁 辐射并逐渐失去能量,运动着的电 子轨道会越来越小,最终将与原子 核相撞并导致原子毁灭。由于原子 毁灭的事实从未发生,将经典物理 学概念推到前所未有的尴尬境地 会不会?! 上页下页目录返回
上页 下页 目录 返回 在对粒子散射实验结果的解释上, 新模型的成功是 显而易见的,至少要点中的前三点是如此。 根据当时的物理学概念, 带电 微粒在力场中运动时总要产生电磁 辐射并逐渐失去能量, 运动着的电 子轨道会越来越小, 最终将与原子 核相撞并导致原子毁灭。由于原子 毁灭的事实从未发生, 将经典物理 学概念推到前所未有的尴尬境地。 经典物理学概念面临的窘境 ？ 会不会？！ 什么是