《无机化学》课程的主要内容.

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
原子结构 Atomic Structure
• 历史发展 • 实验基础
(自学，普化原理和 atom-a.pdf)
• 基本结构
Particle Proton Neutron Electron Location Charge Nucleus +1 Nucleus 0 Around nucleus -1 Mass(amu) 1.0 1.0 0.00055
没有正确描述电子的微观状态。
二、微观粒子的运动规律
1、波粒二象性
1924，法国Louis de Broglie 能量 E = h 动量 P = h/
E, P
， De Broglie关系
粒性
波性
= h / P = h / (mv)
[例]： 子弹，m = 2.5 × 10-2 Kg, v = 300 ms-1; 电子，me = 9.1×10-31 Kg, 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)
几率密度（ | |2 ）：电子在原子空间上某点附近单 位微体积内出现的几率。
| |2 的物理意义： (1926年，德国， Born) | |2 值大，表明单位体积内电子出现的几率大，即 电荷密度大；| |2 值小，表明单位体积内电子出现 的几率小，即电荷密度小。 电子在空间的几率分布，即| |2 在空间的分布称 “电子云”。
“生物是由无生命的分子组成的。当这些分子被分离 出来并逐个加以考察时，它们符合所有描述无生命物 质行为的物理和化学定律。”(Albert Lehninger)
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
一、氢原子光谱与Bohr模型
实验规律 (Balmer, Rydberg)
波数 = 1/ = RH (1 / 22 – 1/ n2) (n = 3, 4, 5，…) RH = Rydberg 常数， 为1.0967758 107 (m-1)
e
Bohr 模型: E = h =hc/
关键问题： 电子排布及其与化学性质之间的关系
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。
波函数以及常数 n、 l、m
电子的运动状态可由Schrődinger方程解得的波函数 来描述。为得到合理解，在解Schrődinger方程中，波函
数中引入了常数项 n、 值范围为：
n = 1, 2, 3, ……
14/4 21/4 28/4 12/5 19/5 26/5
原子结构(2) 分子结构(2) 分子结构(2) s 区,ds 区(2) p 区 (2) d 区(2)
推荐读物：
约翰•格里宾，《双螺旋探秘—量子物理学与生命》
上海科技教育出版社，2001年。 John Gribbin, Insearch of the Double Helix: Quantum Physica and Life, 1985.
量子化概念
波数= E/(hc )= B/(hc) (1 / n12 – 1/ n22)
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)
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。
星期一 星期三 日期 讲课内容(学时数) 日期 讲课内容(学时数) 9/2 绪论(1) 气体、液体(1) 11/2 热力学初步(2) 16/2 热力学初步(2) 18/2 热力学初步(2) 分析化学
12/4 原子结构(2) 19/4 分子结构(2) 26/4 期中考试（分析） 放 假 10/5 配合物(2) 17/5 p 区 (2) 24/5 d 区(2) 复习考试 （无机）
= 6.6×10-34 / (9.1 × 10-31 5.9×10-5)
= 12 10-10 (m) = 1.2 nm
电子衍射
1927， 美国 C. Davisson and L. Germar
―几率波”
2、波函数（）和 Schrődinger方程
1926年，奥地利 Schrődinger Schrődinger 方程（对于单电子体系）：
2/x2 + 2/y2 + 2/z2 + 82m/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。
球坐标：
x = r sin cos y = y sin sin z = r cos (=0~180, = 0~360)
《无机化学》课程的主要内容
物质的形 态与结构 气液固体
原子结构 分子结构
物 质 的 变化规律 化学热力学 化学动力学 酸碱平衡 沉淀平衡 氧化还原 络合平衡
物质的制 备与性质 元素通论
s,ds区元素 p区元素
晶体结构
பைடு நூலகம்
d区元素
f区元素
《大学基础化学》补充教材， 《大学基础化学》
参 考 进 度 表
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