浙江大学：《普通化学》课程电子教案（PPT课件）第五章物质结构基础

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首页上一页下一页末页 1 物质结构基础第5章

本童学习要求1.了解原子核外电子运动的基本特征，明确量子数的取值规律，了解原子轨道和电子云的空间分布2.掌握核外电子排布的一般规律及其与元素周期表的关系。3.了解化学键的本质及键参数的意义4.了解杂化轨道理论的要点，能应用该理论判断常见分子的空间构型、极性等。5.了解分子间作用力以及晶体结构与物质物理性质的关系。页上一页页下一页

首页上一页下一页末页 2 本章学习要求 1. 了解原子核外电子运动的基本特征，明确量子数的取值规律，了解原子轨道和电子云的空间分布。 2. 掌握核外电子排布的一般规律及其与元素周期表的关系。 3. 了解化学键的本质及键参数的意义。 4. 了解杂化轨道理论的要点，能应用该理论判断常见分子的空间构型、极性等。 5. 了解分子间作用力以及晶体结构与物质物理性质的关系

第5章目录5.1原子结构的近代概念5.2多电子原子的电子分布方式和周期系5.3化学键与分子间相互作用力5.4晶体结构页上一页页下一页

首页上一页下一页末页 3 第5章目录 ➢ 5.1 原子结构的近代概念 ➢ 5.2 多电子原子的电子分布方式和周期系 ➢ 5.3 化学键与分子间相互作用力 ➢ 5.4 晶体结构

5.1原子结构的近代概念章首的思考丰化学是一门历史悠久的科学，但为什么现代化学直到20世纪初才开始迅速地发展？丰现在人们以每年数十万计的速度在发现新的化合物。我们怎么知道它是新化合物？颠上一页颜页下一页

首页上一页下一页末页 4 5.1 原子结构的近代概念化学是一门历史悠久的科学，但为什么现代化学直到20世纪初才开始迅速地发展？现在人们以每年数十万计的速度在发现新的化合物。我们怎么知道它是新化合物？章首的思考

5.1.1波函数1.光的波粒二象性20世纪初，爱因斯坦提出了质能转换关系：E= mc2由于E=hyC=2Vhv=mc2=mcAv所以a=h/mc=h/p式中，c为光速,h为普朗克常数，h =6.626×10-34J·s-l，p为光子的动量。光具有动量和波长，也即光具有波粒二象性页页上一页下一页5

首页上一页下一页末页 5 5.1.1 波函数 1. 光的波粒二象性 20世纪初，爱因斯坦提出了质能转换关系： E = mc2 光具有动量和波长，也即光具有波粒二象性。由于 E = hv c = v hv = mc2 = mcv 所以  = h / mc = h / p 式中，c 为光速, h为普朗克常数， h =6.62610-34J·sˉ 1 ， p 为光子的动量

2.微观粒子的波粒二象性光的波、粒二象性揭示了光被人们忽略的另一面，反之，粒子是否也具有被忽视的另一面，即波动性质呢？德·布罗意(de·Broglie)提出微观粒子也具有波的性质，并假设：元=h/mv式中，α为粒子波的波长；为粒子的速率，m为粒子的质量页上一页页下一页6

首页上一页下一页末页 6 2. 微观粒子的波粒二象性光的波、粒二象性揭示了光被人们忽略的另一面，反之，粒子是否也具有被忽视的另一面，即波动性质呢？德·布罗意(de · Broglie)提出微观粒子也具有波的性质，并假设：  = h / mv 式中，  为粒子波的波长；v为粒子的速率，m为粒子的质量

电子衍射实验示意图1927年，粒子波的假设被电子衍射实验所证实晶片光栅定向电子射线衍射图象附图5.1电子衍射示意图页页上一页下一页

首页上一页下一页末页 7 电子衍射实验示意图附图5.1 电子衍射示意图 1927年，粒子波的假设被电子衍射实验所证实。定向电子射线晶片光栅衍射图象

3.原子光谱示意图415nm氢放435nm狭缝棱镜电管487nm电子束电子束660nm附图5.2氢原子光谱示意图式中，R为常数，ni、n2必须是正整数且ni<n2页上一页页8下一页

首页上一页下一页末页 8 棱镜 3. 氢原子光谱示意图狭缝 415nm 435nm 487nm 电子束 660nm 氢放电管 ) 1 1 ( 2 2 2 n1 n  = R − 式中，R为常数，n1、n2必须是正整数且n1<n2 附图5.2 氢原子光谱示意图电子束

4.波函数与量子数1926年，奥地利物理学家薛定（Schrodinger）提出了微观粒子运动的波动方程，即薛定逻方程：8元m7(E-V=0h?0其中，业为波动函数，是空间坐标x、、z的函数。E为核外电子总能量，V为核外电子的势能，h为普朗克常数，m为电子的质量，颠上一页页下一页

首页上一页下一页末页 9 4. 波函数与量子数 1926年，奥地利物理学家薛定谔（Schrödinger）提出了微观粒子运动的波动方程，即薛定谔方程： ( ) 0 8 2 2 2 2 2 2 2 2 + − =   +   +        E V h m x y z 其中，  为波动函数，是空间坐标x、y、z 的函数。 E 为核外电子总能量，V 为核外电子的势能，h 为普朗克常数，m 为电子的质量

波函数变换为球面坐标：P(x,y,z)z=rcosox=rsinocos py=r sin sin p/rsiney?z = r cos 0x=rsinocospr2=x2+2+z2y = rsinsin附图5.3球面坐标变换2y8元m10ayay0sin(Y(E-V)=0Lara0apOrsin 0siny页页上一页下一页10

首页上一页下一页末页 10 波函数变换为球面坐标： x = r sinθ cos φ y = r sin θ sin φ z = r cos θ r 2 = x2 + y2 + z2 附图5.3 球面坐标变换 rsin z x y • P(x,y,z) z=rcosθ x= rsinθcosφ y = rsinθsinφ φ θ r 2 2 2 2 2 2 2 sin 1 (sin ) sin 1 ( ) 1           +   +     r r r r r r ( ) 0 8 2 2 + −  =  E V h m

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