1原子的基本结构 2原子结构的历史回顾 3现代原子结构学说的实验基础 1氢原子光谱及 Balmer实验定律 2Bohr模型及其局限性 波粒二象性 2波函数和电子云 3四个量子数 1电子云径向分布图 2波函数角度分布图
第七章 原子结构（1） 序言、 1 原子的基本结构 2 原子结构的历史回顾 3 现代原子结构学说的实验基础 一、氢原子光谱与Bohr模型 1 氢原子光谱及Balmer实验定律 2 Bohr 模型及其局限性 二、微观粒子的运动规律 1 波粒二象性 2 波函数和电子云 3 四个量子数 三、波函数和电子云的空间图象 1 电子云径向分布图 2 波函数角度分布图
原子(Atom) 电子和原子核:带正电原子核和电子,静电吸引。形 成化学键时,电子运动发生改变,原子核不变 核的结构:带正电质子和不带电中子。质子与中子强 吸引作用与质子间静电排斥作用相对抗。Z增加,排 斥作用占主导。稳定存在的元素的数目有限。 同位素:质子数相同中子数不同的原子。天然混合同 位素组成元素,原子量由比例定。化学性质非常相似。 放射性:不稳定的核因发射高能粒子而分解。Z>83 (Bi的元素都具有放射性。许多放射性同位素应用于生 化研究及医学诊断
原子(Atom) • 电子和原子核：带正电原子核和电子，静电吸引。形 成化学键时，电子运动发生改变，原子核不变。 • 核的结构：带正电质子和不带电中子。质子与中子强 吸引作用与质子间静电排斥作用相对抗。Z增加，排 斥作用占主导。稳定存在的元素的数目有限。 • 同位素：质子数相同中子数不同的原子。天然混合同 位素组成元素，原子量由比例定。化学性质非常相似。 • 放射性：不稳定的核因发射高能粒子而分解。Z > 83 (Bi)的元素都具有放射性。许多放射性同位素应用于生 化研究及医学诊断
Li Be 回 画 yz Nbmo tc ru rh pd aglca in sn sb te IHF Ta w Re os ir PtAu Hg T pb Bi Ce Ndpm PauNppuam mMd NoR How do we know which element is which Reading: Gray: (1-1)to(1-7) Emission Spectra OGN:(15.1and(15.4) photographic heated element emitting light means to determine positions of lines Each element has characteristic emission lines
氢原子光谱与Bohr模型 H 400 450 500 550 00 700nm 三击 Paschen series 16 3rd shel (n=3) 实验规律( Balme; Rydberg)x28 Balmer series 2nd shell (n=2) 波数=1/ R1×(1/22-1/n2) (n=3,4,5,…) eyrn an seie s H Rydberg常数, 为1.0967758×107(m1) 1st shell (n= 1)
实验规律(Balmer, Rydberg) 波数 = 1/ = RH (1 / 2 2 – 1/ n 2 ) (n = 3, 4, 5，…) RH = Rydberg 常数， 为1.0967758107 (m-1 ) 一、氢原子光谱与Bohr模型
Bohr模型: 量子化概念 △E=hv=hc/λ 波数=△E/(hc)=B/(hc)×(1/n2-1/n2) 其中,B/(he)=10973731×107(m1)与R1很相近 (原子有确定的电子轨道,轨道能量是量子化的,电子跃 迁吸收或发射能量) Bohr模型的局限性: 对多原子体系不适用,也不能解释光谱的精细结构,等等 没有正确描述电子的微观状态
Bohr 模型: E = h =hc/ 波数= E/(hc )= B/(hc) (1 / n1 2 – 1/ n2 2 ) 其中， B/(hc) = 1.0973731 107 (m-1 ) 与RH很相近。 (原子有确定的电子轨道，轨道能量是量子化的，电子跃 迁吸收或发射能量) e 量子化概念 Bohr模型的局限性： 对多原子体系不适用，也不能解释光谱的精细结构，等等。 没有正确描述电子的微观状态
、微观粒子的运动规律 波粒二象性 1924,法国 Louis de broglie 能量E=hy 动量P=h/ E. P 粒性 , 波性 De broglie关系=h/P=h/(mv)
1、波粒二象性 1924，法国Louis de Broglie 能量 E = h 动量 P = h/ E, P 粒性 ， 波性 De Broglie关系 = h / P = h / (mv) 二、微观粒子的运动规律
[例]: 子弹,m=2.5×102Kg,v=300msl; 电子,m=91×1031KgV=59×105ms1; 波长: 子弹丸=h/(mv)=66×1034/(2.5×102×300 88×10-35(m)可忽略,主要表现为粒性 电子久=h/(mv) 66×1034/(9.1×1031×5.9×105) 12×10-10(m)=1.2nm
子弹，m = 2.5 × 10-2 Kg, v = 300 ms-1 ; 电子，me = 9.1×10-31Kg, v = 5.9×10-5 ms-1 ; 波长： 子弹 = h / (mv) = 6.6×10-34 / (2.5 × 10-2 300) = 8.8 10-35 (m) 可忽略，主要表现为粒性。 电子 = h / (mv) = 6.6×10-34 / (9.1 × 10-31 5.9×10-5 ) = 12 10-10 (m) = 1.2 nm [例]：
电子衍射 1927,美国C. Davisson and L. germar “几率波
1927， 美国 C. Davisson and L. Germar “几率波” 电子衍射
2、波函数(y)和 Schrodinger方程 1926年,奥地利 Schrodinger Schrodinger方程(对于单电子体系): a'y/0x2+a'y/ay2+ a2y/022+8T'm/h2(E-V)y=0 其中,波函数v,反映了电子的波性;m(质量) (动能),V(势能),等反映了电子的粒性
1926年，奥地利 Schrődinger Schrődinger 方程（对于单电子体系）： 2/x 2+ 2/y 2+ 2/z 2 + 8 2m/h2 (E-V) = 0 其中，波函数，反映了电子的波性；m(质量)， E(动能)，V(势能)，等反映了电子的粒性。 2、波函数（）和 Schrődinger方程
球坐标: x=r sine cosd y= y sine sinφ z=r cose (6=0~180°, φ=0-360°) X
球坐标： x = r sin cos y = y sin sin z = r cos (=0~180 , = 0~360)
