第5章原子结构与元素周期律(Atomic Structure andPeriodic Law
第5章 原子结构与元素周期律 (Atomic Structure and Periodic Law)
5-1近代原子结构理论的确立原子结构模型5-1-1古代希腊Democritus的原子理论1803年Dalton原子学说1800年W.Nicholson和Carlisle用直流申把水分解为氢气和氧气1833年Faraday的电解试验1874年G.J.Stoney把在导线内流动的电的基本单元称为电子阴极射线、物质的放射性的发现电子存在1897年，J.J.Thomson测定了电子的荷质比：e/me=1.7588196×1011Ckg-11906年，R.A.Millikan悬浮油滴法测定了电子的电荷：e=1.602×10-19Cm。= 9.11 ×10-31 kg
5-1-1 原子结构模型 古代希腊Democritus的原子理论 1803年 Dalton 原子学说 5-1 近代原子结构理论的确立 1800年W. Nicholson和Carlisle用直流电把水分解为氢气和氧气 1833年Faraday 的电解试验 1874年 G. J. Stoney把在导线内流动的电的基本单元称为电子 阴极射线、物质的放射性的发现 电子存在 1897年，J. J. Thomson 测定了电子的荷质比： e /me = 1.7588196 1011 C· kg-1 1906年，R. A. Millikan悬浮油滴法测定了电子的电荷： e = 1.60210-19 C me = 9.11 10–31 kg
J.J.Thomson的原子“枣糕”模型（1904年)α质点散射现象正电荷电子(GeigerMarsden,1909年）Some alphaMostparticlesparticlesarepass straightUraniunsourceofthrough foilscatteredalpha particles (embeddedinalead blocktoabsorbα粒子：He2+most oftheadiation)ThinBeamofmetal foilalpha particlesLurminescent'screento detect scatteredE.Rutherford的原alpha particles子“核型模型”成功地解释了α散射现象，1911年
J. J. Thomson的原子 “枣糕”模型（ 1904 年） α质点散射现象 （Geiger、Marsden， 1909年） E. Rutherford的原 子“核型模型” 成功地解释了α散射 现象，1911 年 粒子：He2+
要点：1.所有原子都有一个核即原子核；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？（周期性运动）根据当时的物理学概念，周期性运动的带电微粒在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，经典物理学概念面临前所未有的尴尬局面。An unsatisfactoryatomic model
要点： 1. 所有原子都有一个核即原子核； 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？（周期 性运动） An unsatisfactory atomic model 根据当时的物理学概念, 周期性运动的带 电微粒在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, 经典物理 学概念面临前所未有的尴尬局面
5-1-2氢原子光谱连续光谱(continuousspectrum）10-610-1010-1210-1410-210-410-8A/m110十无线电波红外辐射宇养文射线可见光財TV十宙射线微波爵波线3×10223×1012Vis-!3×1083×10103×10163×10183×1020X1013A/nm60050000700紫红青蓝橙黄绿7×10145×10146×1014Vis-
红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 5-1-2 氢原子光谱 连续光谱(continuous spectrum)
氢原子光谱的特点是在可见区有四条比较明显的谱线，通常用Hα，Hβ，H，H来表示氢原子光谱抽掉氢放电管中的空气，充入少量氢气通高压电流巴尔麦（Balmer1883）线系氢原子的线状光谱(linespectrum)
氢原子光谱的特点是在可见区有四条比较明显的谱 线，通常用 H，H，H，H 来表示 氢原子的线状光谱(line spectrum)
HaH, HHp656.3410.2 434.1 486.1nm（J.J.Balmer1825-1898）发现1885年，瑞士的巴尔麦2α=Bn? - 41913年，里德堡(J.R.Rydberg1854-1919)把巴尔麦的经验方程改写成如下的形式：n,n2R：里德堡常数，其数值为1.097×105cml
1885年，瑞士的巴尔麦（J.J.Balmer 1825-1898）发现 4 2 2 − = n n B 1913年，里德堡(J.R.Rydberg 1854-1919)把巴尔麦 的经验方程改写成如下的形式： ＲH:里德堡常数，其数值为1.097×105cm-1 ) 1 1 ( 2 2 2 n1 n = R H − Hδ Hγ Hβ Hα nm 410.2 434.1 486.1 656.3 aa ) 1 1 ( 2 2 2 n1 n = R H −
玻尔理论(BohrTheory/Model)5-1-3几普朗克（Planck）量子论+Einstein光子学说+卢瑟福(Rutherford）有核原子模型N. H.D.Bohr轨道的概念(1885~1962,CopenhagenDenmark1913假设轨道与能量关系2Danishwhophysicist.madefoundationalcontributions7understandingatomic structureand跃迁（transitionforwhichhetheory,quantum3theNobelPrizereceivedinPhysics in 1922
5-1-3 玻尔理论(Bohr Theory/Model) 普朗克 (Planck) 量子论 + Einstein 光子学说 + 卢瑟福 (Rutherford) 有核原子模型 假设 1 轨道的概念 跃迁(transition) 3 Danish physicist, who made 2 轨道与能量关系 foundational contributions to understanding atomic structure and quantum theory, for which he received the Nobel Prize in Physics in 1922. N. H. D.Bohr (1885~1962, Copenhagen, Denmark ) 1913
Bohr Hypothesis1.核外电子的运动，符合一定的量子化条件：称为“轨道”符合这种量子条件的(Orbit)“稳定轨道”2.在一定轨道上运动的电子的能量也是量子化的E= - (Z / n2) X 13.6 eV（只适用于单电子原子或离子:H,He,Li2+,Be3+n越小，离核越近，轨道能量越低，势能值越负
Bohr Hypothesis 1. 核外电子的运动，符合一定的量子化条件； 符合这种量子条件的“轨道”（Orbit）称为 “稳定轨道”。 2. 在一定轨道上运动的电子的能量也是量子化的： E = - (Z2 / n 2 ) × 13.6 eV （只适用于单电子原子或离子: H, He, Li2+, Be3+ .) n越小, 离核越近, 轨道能量越低, 势能值越负
Bohr Hypothesis原子在正常或稳定状态时，电子尽可能处于能量最低的状态一基态ground state)3.电子在不同轨道之间跃迁(transition);会吸收或幅射光子一处于激发态(excitedstate)：其能量取决于跃迁前后两轨道的能量差：E光子= E2-E =hvh = 6.626 X 10-34 J·s解释了氢原子光谱为什么是不连续的线状光谱
原子在正常或稳定状态时，电子尽可能处于能量 最低的状态—基态（ground state）。 3. 电子在不同轨道之间跃迁(transition); 会吸收或幅射光子—处于激发态(excited state)， 其能量取决于跃迁前后两轨道的能量差： E 光子 = E2 – E1 = h h = 6.626 ×10-34 J•s 解释了氢原子光谱为什么是不连续的线状光谱。 Bohr Hypothesis