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化学选修3第一章第一节原子结构课件目录CONTENTS•原子结构概述•原子的构成•原子的量子力学模型•原子的能级与跃迁•原子的辐射与吸收01原子结构概述CHAPTER原子结构的基本概念010203原子原子核电子化学元素的最小单位,由位于原子中心的强密集区围绕原子核运动的带负电质子、中子和电子组成域,由质子和中子组成荷的粒子,其数量与质子数相等原子结构的发现历程古典原子论道尔顿原子论汤姆逊的枣糕模型古希腊哲学家德谟克利特19世纪初,英国化学家道1897年,英国物理学家汤提出原子论,认为物质是尔顿提出原子论,认为物姆逊提出枣糕模型,认为由不可分割的原子组成质是由整数个原子组成电子嵌在均匀分布的正电荷中原子结构的现代模型波尔模型电子云模型量子力学模型丹麦物理学家波尔提出波尔模型,现代物理学家提出电子云模型,量子力学模型描述了原子结构和认为电子在固定的轨道上运动,认为电子在空间中以一定的概率电子运动的规律,是目前对原子并受到量子力学的限制分布,而不是固定在轨道上结构最精确的科学模型之一02原子的构成CHAPTER原子核的构成原子核由质子和中子组成,其原子核的质量约占整个原子的原子核的半径约为
1.5×10^-中质子数决定了元素的种类,
99.96%,但体积仅占原子体积15米,而电子的半径只有约而中子数则决定了同位素的几千亿分之一10^-18米,因此电子在原子核周围的运动空间非常广阔电子的分布与排布电子在原子中的分布遵循泡利不电子在原子中的排布是按照能级电子的排布决定了元素的性质,相容原理、能量最低原理和洪特的高低从低到高依次填入,即先如金属和非金属元素的划分、主规则填满较低能级后才填入较高能级族元素的氧化数等原子的大小与电子壳层原子的直径大约在10^-10米左电子壳层是按照能级的高低来划由于电子壳层的排布规律,使得右,而电子壳层的直径大约在分的,从内到外依次为K、L、M、元素周期表中的元素性质呈现周10^-9米左右N等,每个壳层上可容纳的电子期性的变化数也不同03原子的量子力学模型CHAPTER量子力学的基本原理波粒二象性状态叠加原理量子力学的基本原理之一,即量子力学中的状态叠加原理表光子或粒子具有波动和粒子两明,一个量子系统可以处于多种性质个状态的叠加态中不确定性原理测量原理量子力学中的不确定性原理指测量原理指出,当对一个量子出,我们无法同时精确测量一系统进行测量时,该系统会塌个粒子的位置和动量缩到其中一个可能的测量结果上薛定谔方程及其解薛定谔方程分离变量法薛定谔方程是描述粒子在给定势能下分离变量法是一种求解薛定谔方程的的波函数的偏微分方程方法,通过将波函数分解为不同方向的函数来简化问题有限高势垒无限深势阱有限高势垒是一种常见的势能模型,无限深势阱是一种特殊的势能模型,它描述了一个高度有限的势能区域它描述了一个粒子被限制在一定范围内的势能量子数与原子态量子数主量子数角量子数自旋量子数量子数是用来描述原子主量子数用来描述电子自旋量子数用来描述电角量子数用来描述电子中电子的轨道、自旋等离核的远近和能级的高子的自旋方向和自旋速在轨道上的运动状态状态的数低度04原子的能级与跃迁CHAPTER能级与能量能级电子排布原子中的电子在不同的能级上运动,电子按照一定的顺序填充各个能级,能级的高低由能量决定形成电子排布能量原子中的电子在不同的能级上具有不同的能量,能级差越大,能量越高电子的跃迁跃迁类型自发跃迁、受激跃迁和诱导跃迁电子跃迁原子中的电子在不同能级之间发生跃迁,吸收或释放能量跃迁条件电子跃迁需要满足一定的条件,如能量守恒和动量守恒光谱与光谱线光谱原子中的电子跃迁时释放或吸收光子,形成光谱光谱线电子跃迁过程中释放或吸收的光子形成的谱线光谱分析通过分析原子光谱,可以推断出原子的能级结构和电子排布05原子的辐射与吸收CHAPTER辐射与吸收的过程辐射过程原子中的电子从高能级跃迁到低能级时,会释放出一定频率的光子,即辐射吸收过程当光子通过原子时,如果光子的能量与原子中电子的能级差相匹配,则电子会吸收光子并跃迁到高能级辐射与吸收的规律辐射频率与能级差辐射的频率由电子跃迁的能级差决定,能级差越大,辐射的频率越高吸收与辐射的选择性原子对特定频率的光子具有选择性吸收和辐射的特性,这种现象称为光谱线原子光谱的应用元素鉴定每种元素都有独特的光谱线,通过分析光谱线可以确定元素的种类化学分析原子光谱法可用于测定物质中元素的含量,具有高精度和高灵敏度的特点分子结构研究通过分析分子光谱,可以研究分子的结构和性质,如红外光谱和拉曼光谱等谢谢THANKS。