七章节物质结构基础

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三、核外电子运动的波粒二象性
１、德布罗依假设 具有质量为m的微观粒子，运动速度为
v，其相应的波长为 mhv hp 。
结论：普朗克 常数h是联系宏观（p代表粒子性） 和微观（λ代表波动性）的桥梁。
２、实验结果（电子衍射图）
结论：电子具 有波粒二象性。
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并在多电子原子中和主量子数一起决定电子的能 级。
l＝ 0，1，2，3，4，…（n- l ）
能级符号：
s，p，d，f，g，…
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四、核外电子运动状态的描述
（３）磁量子数决定原子轨道（波函数）在空间的 取向。
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四、核外电子运动状态的描述
2、结论： 氢原子光谱是不连续的线状光谱，具有量子化的
特征。 3、特点：
从长波到短波，谱线间的距离越来越小，且谱 线具有确定的位置，具有明显的规律性。
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一、氢原子光谱
v
RC
1 n12
1 n22
n 为大于 2的正整数
=1.097×107m-1×3×108ms-1 (212n12) =3.289×1015s-1 (212n12)
m：电子的质量
ψ ：波函数
h：普朗克常数
x，y，z：空间坐标
解上述方程可以得到 ψ和E
合理的解必须满足的条件：量子数l＝0，1，2，3，4…（n-l）
c、磁量子数 m 0,1,2L l
d、自旋量子数 ms 12or12
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子，且自旋方向相反；
b、顺时针↑和逆时针↓，分别为 和12 12
（５）各电子层最多可容纳的电子数
K层 n=1，l=0， m=0 L层 n=2，l=0， m=0
l=1， m= -1，0，+1
1个1s轨道，2个电子 1个2s轨道 共4个轨道， 3个2p轨道 8个电子
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二、玻尔理论
②对于氢原子，当激发到高能态E2的电子跳回到较 低能态E1时所放出的能量以光的形式表现出来。
E2－E1＝hv
2.1791018 n2
2
(
2.179n121018)
hv
v3.2891015(
n112
1 n2
2
)
n2>n1 且n1=2，n2=３，４，５，６
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二、玻尔理论
对于氢原子 E13n.26ev n≥1的正整数 或 E 2.179 10 18 J n≥1的正整数
n2
2、波尔理论的应用（对氢原子光谱的解释） ①氢原子在正常或稳定状态时，电子在n=1的轨道 上运动，称为基态E=13.6eV或2.179×10-18J,其半 径为52.9pm，称为玻尔半径。
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三、核外电子运动的波粒二象性
３、测不准原理 △x·△p≈h
（△x确定粒子位置的不准量；△p确定粒 子动量的不准值）
结论：a、粒子位置的测定准确度越大，则相应的动 量的测定正确度越小，反之亦然。
b、微观粒子运动与宏观物体的运动不同，没 有确定的一成不变的固定轨道，轨道一词 在微观世界中根本就不存在。
第七章 物质结构基础
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一、氢原子光谱
1、实验 一只装有氢气的放电管，通过高压电流，则氢
原子中的1个电子被激发到高能态后，回到低能态 时，发出的光经过三棱镜分光后，得到如下图所 示的原子光谱。
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一、氢原子光谱
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一、氢原子光谱
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四、核外电子运动状态的描述
１、波函数(ψ) 波函数是描述核外电子在空间运动状态的
数学表达式（x，y，z） ２、四个量子数
三维空间内的薛定谔方程
2
x 2
2
y 2
2
z2
8 2m
h2
(E
V
)
0
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四、核外电子运动状态的描述
E：总能量＝势能＋动能 V：势能
结论：
a、 轨道名称 s
运动状态 简并度
1
非简并
p
3
三重简并
d
5
五重简并
f
7
七重简并
b、l相同而m不同的轨道称为简并轨道，简并
轨道是具有相同的能量，但在磁场中,
它们的能量却会显出微小的差别。
c、 ψ(n,l,m)
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四、核外电子运动状态的描述
（４）自旋量子数ms决定了电子在原子轨道 中的取向 a、一个原子轨道中最多只能容纳２个电
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二、玻尔理论
3、优点 冲破了经典物理中能量连续变化的束缚，用量
子化解释了经典物理学无法解决的原子结构和氢 光谱的关系，指出原子结构具有量子化的特性。
4、缺陷 由于没有考虑电子运动的另一重要特性——波
粒二象性，使电子在原子核外的运动采取了宏观 物体的固定轨道，致使玻尔理论在解释多电子原 子的光谱和光谱线在磁场中的分裂，谱线的强度 等实验结果时，遇到了难于解决的困难。
四、核外电子运动状态的描述
３、四个量子数的物理意义
（１）主量子数n决定了电子运动的能量，n值越大， 能量越高。主量子数n相同的电子称为一个电子层， 它们具有大致相同的空间运动范围：
n= 1，2， 3，4， 5， 6， 7
电子层符号： K，L，M，N，O，P，Q
（２）角量子数l确定了原子轨道（波函数）的形状，
R∞=1.097×107 m-1 C=3×108 ms-1
当n=3时，得到Hα n=4时，得到Hβ 当n=5时，得到Hγ n=6时，得到Hδ
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二、玻尔理论
1、理论要点： ①核外电子运动取一定的轨道，在此轨道上运动 的电子既不吸收能量也不放出能量。
②在一定轨道上运动的电子具有一定的能量，其能 量只能取某些由量子化条件决定的正整数值。
四、核外电子运动状态的描述
M层 n=3，l=0，m=0
1个3s轨道 共9个
例如： 角量子数l=1的p轨道为哑铃形，在空 间有三种取向 m=-1，0，1 而角量子数l=2的d轨道为花瓣形,在空 间有三种取向 m=-2，-1，0，+1，+2 又角量子数l=0的s轨道，其磁量子数 m只能为0，因而在空间只有一种取向。
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四、核外电子运动状态的描述