无机化学原子结构优秀课件
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北师大版无机化学第一章原子结构与元素周期表精品PPT课件
想出原子是物质最小的，不可再分的，永存 不变的微粒。 • 17至18世纪，波意耳第一次给出了化学元素 的定义—用物理方法不能再分解的最基本的 物质组分，化学相互作用是通过最小微粒进 行，一切元素都是由这样的最小微粒组成。
3
• 1732年: 尤拉 (Euler) 提出自然界存在多少种原子，就有多少种元素
• 定义 一种元素的1摩尔质量对核素12C的1摩尔质量
的1/12的比值(国际原子量与同位素丰度委员会1979
年)
• 特征 相对原子质量是纯数
单核素的相对原子质量等于该元素核素的相对原
子质量
多核素元素的相对原子质量等于该元素的天然同
位素相对原子质量的加权平均值
• 计算
Ar= ∑fi Mr,i fi ： 同位素分度
不能正确给出许多元素的原子量。如设氢的原子量为1，作 为相对原子质量的标准，已知水中氢和氧的质量比是1:8，若水 分子是由1个氢原子和1个氧原子构成的，氧的原子量是8，若 水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，氧的原子量便是16。 道尔顿武断地认为，可以从“思维经济原则”出发，认定水分子 由1个氢原子和1个氧原子构成，因而就定错了氧的原子量。
7
1-2-2 核素、同位素和同位素丰度
（1）核素(nuclide)---具有一定质子数和一定中子数的 原子称为一种核素
• 分类
稳定核素 --- 单核素元素和多核素元素
放射性核素 • 核素符号
Байду номын сангаас
162C 质量数
质子数
（2）同位素(isotope)---具有相同核电荷数，不同中子 数的核素互称同位素，这些核素在周期表中占同位置
化学和材料工作者着眼于化学变化，而化学变化则以 原子相互作用为基础的。通常在化学变化中，原子核不发 生变化。那么什么在变呢？电子的运动状态在变，通俗地 说，是核外电子在“跳来跳去”，所以研究核外电子的运动 的规律是研究者探索的重要问题。
3
• 1732年: 尤拉 (Euler) 提出自然界存在多少种原子，就有多少种元素
• 定义 一种元素的1摩尔质量对核素12C的1摩尔质量
的1/12的比值(国际原子量与同位素丰度委员会1979
年)
• 特征 相对原子质量是纯数
单核素的相对原子质量等于该元素核素的相对原
子质量
多核素元素的相对原子质量等于该元素的天然同
位素相对原子质量的加权平均值
• 计算
Ar= ∑fi Mr,i fi ： 同位素分度
不能正确给出许多元素的原子量。如设氢的原子量为1，作 为相对原子质量的标准，已知水中氢和氧的质量比是1:8，若水 分子是由1个氢原子和1个氧原子构成的，氧的原子量是8，若 水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，氧的原子量便是16。 道尔顿武断地认为，可以从“思维经济原则”出发，认定水分子 由1个氢原子和1个氧原子构成，因而就定错了氧的原子量。
7
1-2-2 核素、同位素和同位素丰度
（1）核素(nuclide)---具有一定质子数和一定中子数的 原子称为一种核素
• 分类
稳定核素 --- 单核素元素和多核素元素
放射性核素 • 核素符号
Байду номын сангаас
162C 质量数
质子数
（2）同位素(isotope)---具有相同核电荷数，不同中子 数的核素互称同位素，这些核素在周期表中占同位置
化学和材料工作者着眼于化学变化，而化学变化则以 原子相互作用为基础的。通常在化学变化中，原子核不发 生变化。那么什么在变呢？电子的运动状态在变，通俗地 说，是核外电子在“跳来跳去”，所以研究核外电子的运动 的规律是研究者探索的重要问题。
化学课件《原子结构》优秀ppt19 人教课标版
我们今天熟悉的各种元素（原子）， 都是从那时起经历了漫长复杂的物理化学 变化，分批分期合成而来的
二、能层与能级
1、能层
能层 1 2 3 4 符号 K L M N
5… n O…
最多 2×12 2×22 2×32 2×42 2×52 电子 数
2n2
核外电子的排布规律:
（1）先排能量低的电子层，再排能量高 的电子层，由里往外。 （2）每一层最多容纳电子数：2n2个。 （3）最外层电子数不超过8个（K层为 最外层时不超过2个）。 （4）次外层电子数不超过18个，倒数第 三层不超过32个。
3．1897年，英国科学家汤姆生发现了电
子。
枣糕/葡
萄干布
丁模型
原子是一个平均分配着正电荷的粒子， 其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷， 从而形成中性原子
4．1911年，英国物理学家卢瑟福— 电子绕核旋转的原子结构模型
5．1913年，丹麦科学家玻尔—核外电 子分层排布的原子结构模型
6．20世纪20年代中期，奥地利物理学家
97.有三个人是我的朋友爱我的人.恨我的人.以及对我冷漠的人。 爱我的人教我温柔；恨我的人教我谨慎；对我冷漠的人教我自立。――[J·E·丁格] 98.过去的事已经一去不复返。聪明的人是考虑现在和未来，根本无暇去想过去的事。――[英国哲学家培根] 99.真正的发现之旅不只是为了寻找全新的景色，也为了拥有全新的眼光。――[马塞尔·普劳斯特] 100.这个世界总是充满美好的事物，然而能看到这些美好事物的人，事实上是少之又少。――[罗丹] 101.称赞不但对人的感情，而且对人的理智也发生巨大的作用，在这种令人愉快的影响之下，我觉得更加聪明了，各种想法，以异常的速度接连涌入我的脑际。――[托尔斯泰] 102.人生过程的景观一直在变化，向前跨进，就看到与初始不同的景观，再上前去，又是另一番新的气候――。[叔本华] 103.为何我们如此汲汲于名利，如果一个人和他的同伴保持不一样的速度，或许他耳中听到的是不同的旋律，让他随他所听到的旋律走，无论快慢或远近。――[梭罗] 104.我们最容易不吝惜的是时间，而我们应该最担心的也是时间；因为没有时间的话，我们在世界上什么也不能做。――[威廉·彭] 105.人类的悲剧，就是想延长自己的寿命。我们往往只憧憬地平线那端的神奇【违禁词，被屏蔽】，而忘了去欣赏今天窗外正在盛开的玫瑰花。――[戴尔·卡内基] 106.休息并非无所事事，夏日炎炎时躺在树底下的草地，听着潺潺的水声，看着飘过的白云，亦非浪费时间。――[约翰·罗伯克] 107.没有人会只因年龄而衰老，我们是因放弃我们的理想而衰老。年龄会使皮肤老化，而放弃热情却会使灵魂老化。――[撒母耳·厄尔曼] 108.快乐和智能的区别在于：自认最快乐的人实际上就是最快乐的，但自认为最明智的人一般而言却是最愚蠢的。――[卡雷贝·C·科尔顿] 109.每个人皆有连自己都不清楚的潜在能力。无论是谁，在千钧一发之际，往往能轻易解决从前认为极不可能解决的事。――[戴尔·卡内基] 110.每天安静地坐十五分钟·倾听你的气息，感觉它，感觉你自己，并且试着什么都不想。――[艾瑞克·佛洛姆] 111.你知道何谓沮丧---就是你用一辈子工夫，在公司或任何领域里往上攀爬，却在抵达最高处的同时，发现自己爬错了墙头。－－[坎伯] 112.「伟大」这个名词未必非出现在规模很大的事情不可；生活中微小之处，照样可以伟大。――[布鲁克斯] 113.人生的目的有二：先是获得你想要的；然后是享受你所获得的。只有最明智的人类做到第二点。――[罗根·皮沙尔·史密斯] 114.要经常听.时常想.时时学习，才是真正的生活方式。对任何事既不抱希望，也不肯学习的人，没有生存的资格。
二、能层与能级
1、能层
能层 1 2 3 4 符号 K L M N
5… n O…
最多 2×12 2×22 2×32 2×42 2×52 电子 数
2n2
核外电子的排布规律:
（1）先排能量低的电子层，再排能量高 的电子层，由里往外。 （2）每一层最多容纳电子数：2n2个。 （3）最外层电子数不超过8个（K层为 最外层时不超过2个）。 （4）次外层电子数不超过18个，倒数第 三层不超过32个。
3．1897年，英国科学家汤姆生发现了电
子。
枣糕/葡
萄干布
丁模型
原子是一个平均分配着正电荷的粒子， 其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷， 从而形成中性原子
4．1911年，英国物理学家卢瑟福— 电子绕核旋转的原子结构模型
5．1913年，丹麦科学家玻尔—核外电 子分层排布的原子结构模型
6．20世纪20年代中期，奥地利物理学家
97.有三个人是我的朋友爱我的人.恨我的人.以及对我冷漠的人。 爱我的人教我温柔；恨我的人教我谨慎；对我冷漠的人教我自立。――[J·E·丁格] 98.过去的事已经一去不复返。聪明的人是考虑现在和未来，根本无暇去想过去的事。――[英国哲学家培根] 99.真正的发现之旅不只是为了寻找全新的景色，也为了拥有全新的眼光。――[马塞尔·普劳斯特] 100.这个世界总是充满美好的事物，然而能看到这些美好事物的人，事实上是少之又少。――[罗丹] 101.称赞不但对人的感情，而且对人的理智也发生巨大的作用，在这种令人愉快的影响之下，我觉得更加聪明了，各种想法，以异常的速度接连涌入我的脑际。――[托尔斯泰] 102.人生过程的景观一直在变化，向前跨进，就看到与初始不同的景观，再上前去，又是另一番新的气候――。[叔本华] 103.为何我们如此汲汲于名利，如果一个人和他的同伴保持不一样的速度，或许他耳中听到的是不同的旋律，让他随他所听到的旋律走，无论快慢或远近。――[梭罗] 104.我们最容易不吝惜的是时间，而我们应该最担心的也是时间；因为没有时间的话，我们在世界上什么也不能做。――[威廉·彭] 105.人类的悲剧，就是想延长自己的寿命。我们往往只憧憬地平线那端的神奇【违禁词，被屏蔽】，而忘了去欣赏今天窗外正在盛开的玫瑰花。――[戴尔·卡内基] 106.休息并非无所事事，夏日炎炎时躺在树底下的草地，听着潺潺的水声，看着飘过的白云，亦非浪费时间。――[约翰·罗伯克] 107.没有人会只因年龄而衰老，我们是因放弃我们的理想而衰老。年龄会使皮肤老化，而放弃热情却会使灵魂老化。――[撒母耳·厄尔曼] 108.快乐和智能的区别在于：自认最快乐的人实际上就是最快乐的，但自认为最明智的人一般而言却是最愚蠢的。――[卡雷贝·C·科尔顿] 109.每个人皆有连自己都不清楚的潜在能力。无论是谁，在千钧一发之际，往往能轻易解决从前认为极不可能解决的事。――[戴尔·卡内基] 110.每天安静地坐十五分钟·倾听你的气息，感觉它，感觉你自己，并且试着什么都不想。――[艾瑞克·佛洛姆] 111.你知道何谓沮丧---就是你用一辈子工夫，在公司或任何领域里往上攀爬，却在抵达最高处的同时，发现自己爬错了墙头。－－[坎伯] 112.「伟大」这个名词未必非出现在规模很大的事情不可；生活中微小之处，照样可以伟大。――[布鲁克斯] 113.人生的目的有二：先是获得你想要的；然后是享受你所获得的。只有最明智的人类做到第二点。――[罗根·皮沙尔·史密斯] 114.要经常听.时常想.时时学习，才是真正的生活方式。对任何事既不抱希望，也不肯学习的人，没有生存的资格。
无机化学课件-原子结构和元素周期表
核外电子的运动状态就可用四个量子数来表示了：
n
l
m
ms
电子所在电子层 电子所在电子亚层 电子所在轨道 电子自旋方向
例：n=3时，电子可能的运动状态有多少种？
解： n=3 l
m
0
0
ms ±1/2
1 0，±1
±1/2
2 0，±1，±2 ±1/2
2
}6 18
10
三、 |Ψ|2 与电子云
|Ψ|2的物理意义：核外某点（ r, , ）电子出现
二、微观粒子的波粒二象性
1924年，De Broglie 提出：
一切运动着的微观粒子包括电子、质子、中子、 原子等都具有波粒二象性 ，且微观粒子运动的波 长与它的动量间有如下关系式：
h h
p mv
电子波粒二象性的证明： 1927年,Davisson和Germer应用Ni晶体进行电
子衍射实验,证实电子具有波动性。
符号： s， p， d，
f，……
形状：球形，哑铃形，四叶花瓣形， ……
当n值相同时，能量相对高低为Ens＜Enp＜End＜Enf
3.磁量子数m（轨道数） 物理意义：表示电子云或原子轨道的空间伸展方向
取值：0，±1， ±2， ±3，……，±l
共（2l+1）个取值，受l 制约 在多电子原子中，n 和l 相同而m不同的各原子 轨道能级相同，但空间伸展方向不同，这些轨道称 为简并轨道（或等价轨道）。 4.自旋量子数ms 物理意义：表示电子的自旋方向 取值：+1/2，－1/2 表示： ↑， ↓
球极坐标(r,,)：
为取得薛定谔方程的合理解， 在求解过程中，必须使波函数中 某些常数的取值受特定的限制， 这些常数称为量子数(n, l, m)
无机原子结构.ppt
2Ψ y 2
2Ψ z 2
8π 2 m h2
E
V
Ψ
Ψ ：波函数
E：能量
V：势能 m：质量
h：Planck常数 x, y, z：空间直角坐标
解薛定谔方程采用直角坐标( x,y,z)与球坐标 (r,θ,φ)的转换，具体解的过程本课程不讨论。
x r sinq cos y r sinq sin z r cosq
成，每一个光子的能量 E = h ν。
受Planck和Einstein的启发，卢瑟福 (Rutherford)于1911年在研究氢原子结构时 提出了核外电子运动的天体模型，即氢原子 核外电子的运动就象地球绕太阳旋转一样。 电子在旋转过程中不断辐射能量，于是就产 生了氢原子光谱。
尽管卢瑟福正确地认
识到核外电子必须处于
3.能量量子化的提出 能量的量子化是建立在前人
对光的研究基础上的。在光
的研究中有两个人的贡献很
大，他们的研究为后来电子 Planck
Einstein
运动的研究奠定了基础,这就是Planck和EPliannks的te量in子。论 1900年普朗克提出量子论，试图解释氢原子
光谱为何不连续的问题。他认为, 物体只能按
v
3.289
1015
(
1 n12
1 n22
)s
-1
式中为n1、n2为正整数，且 n2 ＞ n1
根据Balmer公式得到Balmer线系
v
3.289
1015
(
1 22
1 n2
)s1
n = 3 红（Hα） n = 4 青（Hβ ） n = 5 蓝紫 （ Hγ ） n = 6 紫（Hδ ）
无机化学原子结构与元素周期表PPT课件
• （3）原子轨道为的空间图象，角度分布的空间图象
作为原子轨道角度分布的近似描述。
• （4）以||2的空间图象——电子云来表示核外空间电
子出 现的概率密度。 • （5）以四个量子数来确定核外任意电子的运动状态。
第22页/共51页
5.2.1 多电子原子轨道能 级
轨道：其电子运动状态 (轨道)可描述为 1s, 2s, 2px, 2py, 2pz, 3s…
子。
• (2)、能量最低原理
• 多电子原子处于基态时，核外电子的分布在不违反泡 利原理前提下，总是尽先分布在能量较低的轨道，以使 原子处于能量最低状态。
• (3)、洪特(Hund)规则
•
原子在同一亚层的等价轨道上分布电子时，尽可能
单独分布不同的轨道，而且自旋方向相同。
第27页/共51页
如N原子1s22s22p3的轨道表示式
量最低——基态；原子获得能量后，电子被 激发到高能量轨道上，原子处于激发态；
③从激发态回到基态释放光能，光的频率 取决于轨道间的能量差。
h E2 E1 E2 E1
h
E：轨道能量 h：Planck常数
第4页/共51页
Balmer线系
v
3.289
1015
(
1 22
1 n2
)s1
n = 3 红（Hα） n = 4 青（Hβ ） n = 5 蓝紫 （ Hγ ） n = 6 紫（Hδ ）
Ψ =f(x.y.z)，将直角坐标变为球坐标Ψ（r.θ.φ）然后利用
数学中的变量分离法，将
Ψ=f(r.θ.φ) =R(r)·Y(θ.φ)。
波函数就分成了径向分布部分R(r)和角度分布部分
Y(θ.φ) 。
用角度部分Y(θ.φ)作的图称为原子轨道的角度分布图。
作为原子轨道角度分布的近似描述。
• （4）以||2的空间图象——电子云来表示核外空间电
子出 现的概率密度。 • （5）以四个量子数来确定核外任意电子的运动状态。
第22页/共51页
5.2.1 多电子原子轨道能 级
轨道：其电子运动状态 (轨道)可描述为 1s, 2s, 2px, 2py, 2pz, 3s…
子。
• (2)、能量最低原理
• 多电子原子处于基态时，核外电子的分布在不违反泡 利原理前提下，总是尽先分布在能量较低的轨道，以使 原子处于能量最低状态。
• (3)、洪特(Hund)规则
•
原子在同一亚层的等价轨道上分布电子时，尽可能
单独分布不同的轨道，而且自旋方向相同。
第27页/共51页
如N原子1s22s22p3的轨道表示式
量最低——基态；原子获得能量后，电子被 激发到高能量轨道上，原子处于激发态；
③从激发态回到基态释放光能，光的频率 取决于轨道间的能量差。
h E2 E1 E2 E1
h
E：轨道能量 h：Planck常数
第4页/共51页
Balmer线系
v
3.289
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(
1 22
1 n2
)s1
n = 3 红（Hα） n = 4 青（Hβ ） n = 5 蓝紫 （ Hγ ） n = 6 紫（Hδ ）
Ψ =f(x.y.z)，将直角坐标变为球坐标Ψ（r.θ.φ）然后利用
数学中的变量分离法，将
Ψ=f(r.θ.φ) =R(r)·Y(θ.φ)。
波函数就分成了径向分布部分R(r)和角度分布部分
Y(θ.φ) 。
用角度部分Y(θ.φ)作的图称为原子轨道的角度分布图。
18无机化学大学第一章原子结构和元素周期律PPT课件
3. 四个量子数(n、l、m、ms)：物理意义、取值范围及相互关系
•
解薛定谔方程必须先确定三个量子数，即n,l,m ；除此之外，
由于电子还要作自旋运动，因此需引入描述电子自旋特征的第
四个量子数ms——自旋量子数。
•
这些量子数对所描述的电子的能量、原子轨道或电子云的
形状和空间伸展方向以及多电子原子核外电子的排布是非常重
5. 氢原子光谱：特征谱线！氢谱
6. 玻尔的三个基本假设：
(1) 定态轨道理论：原子中的电子不能任意地绕核旋转，而只能
在一些符合一定条件的轨道上运动，即 电子 pmvrn h
不放出能量，轨道为稳定轨道，此状态称基态；
2
(2) 轨道能级的概念：电子运动的轨道不同能量就不同，离 核 越远能量越高；电子尽可能处于离核较近(低能量)的轨道；电 子运动所处的能量状态称为能级，电子所处轨道的能量是量子
原子轨道：波函数的图象称为原子轨道。
但必须注意：这里的原子轨道的含义不同于宏观物体的运动 轨道（如铁轨），它是指电子云的分布情况或电子的一种空间运 动状态，换句话说，将一定空间取向的电子云，看作是一个原子 轨道。例如s电子云为球形，只有一条轨道(各方向取向相同)；p 电子云为哑铃形，有三个取向(px , py , pz)，因此有三条轨道；而d 电子云有五条轨道；f 电子云有七条轨道。
电子层结构的特征，并结合原子参数熟悉元素性质周 期性的变化规律。
图1 道尔顿原子模型
§1.1 原子的含核模型
1. “枣糕模型”： 1903年W.汤姆生(1824~1907)提出， 原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子 则镶在球里，原子受到激发后，电子振动，产生光谱。
图2 汤姆生原子模型
第八章 原子结构2(12周-1)——无机化学课件PPT
➢ H原子轨道能量只与 n 有 关，其它原子轨道均发生能 级分裂。
原子轨道能量和原子序数关系图
➢ 原子序数增大时，原子轨 道能量逐渐下降。下降幅度 的不同，产生能级交错。
➢ 从钪(Sc)开始，第4周期元
素的 3d 轨道能级低于4s。说
明，不但是Mn原子，其余 3d 过渡金属被氧化时，4s 轨道 都先于 3d 轨道失去电子。.
量子力学不能精确求解多电子原子的薛定谔 方程，但可用近似法计算其轨道能级。
计算表明,波函数的角度部分和单电子原子大 致相同，而径向部分和单电子原子不同。
电子排布：
氢原子核外只有一个电子，通常位于基态的 1s 轨 道上； 多电子原子核外电子按能级顺序分层排列。
轨道：
与氢原子类似，其电子运动状态可描述为1s，2s， 2px，2py，2pz，3s……
8.3 多电子原子结构
单电子原子的能级
氢原子、类氢离子原子(He+、Li2+、Be3+、B4+等)：核 外只有一个电子，原子基态、激发态的能量只与主量子数 n 有关，与角量子数 l 无关。
能 7s ◎ 7p ◎ ◎ ◎ 7d ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 7f ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 量 6s ◎ 6p ◎ ◎ ◎ 6d ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 6f ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
利用这个规则可以粗略地估计电子在不同轨道上的 能量。
将原子的电子层结构用括号分成下列轨道组：
(1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4f) (5s, 5p)… 1) 后面轨道组的每个电子对前面规道组电子的屏蔽
效应可忽略不计，即 σ = 0； 2) 同一轨道组电子之间的 σ 一般为 0.35，如果同在
《无机化学》课件第一章
第一节 原子的组成与核外电子排布
电子云的角度分布图是通过将|Ψ|2的角度分布部分，即|Y|2随 θ、Φ的变化作图而得到的(空间)图像，它形象地显示出在原子核 不同角度与电子出现的概率密度大小的关系。图1-1(b)是电子云的 角度分布剖面图。电子云的角度分布剖面图与相应的原子轨道角 度分布剖面图基本相似，但有以下不同之处：原子轨道角度分布 图带有正、负号，而电子云的角度分布图均为正值(习惯不标出正 号)；电子云的角度分布图比相应的原子轨道角度分布要“瘦”些， 这是因为Y值一般是小于1的，所以|Y|2的值就更小些。
第一节 原子的组成与核外电子排布
五、 多电子原子结构
多电子原子指原子核外电子数大于1的原子(即除H以外 的其他元素的原子)。在多电子原子结构中，核外电子是如何 分布的呢？要了解多电子中电子分布的规律，首先要知道原 子能级的相对高低。原子轨道能级的相对高低是根据光谱实 验归纳得到的。H原子轨道的能量取决于主量子数n，在多电 子原子中，轨道的能量除取决于主量子数n外，还与角量子 数l有关，总规律如下:
无机化学
第一章 原子结构和元素周期律
原子的组成与核外电子排布 元素周期律与元素周期表 元素基本性质的周期性
第一节 原子的组成与核外电子排布
一、 原子的组成
在20世纪30年代，人们已经认识到原子是由处于原子中 心的带正电荷的原子核和核外带负电荷的电子构成的。由于原 子核跟核外电子的电量相同，电性相反，所以原子呈电中性。 原子很小，半径约为10-10m；原子核更小，它的体积约为原 子体积的1/1012。如果把原子比喻成一座庞大的体育场，则原 子核只相当于体育场中央的一只蚂蚁。因此原子内部有相当大 的空间，电子就在这个空间内绕着原子核作高速运动。
第一节 原子的组成与核外电子排布