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《大学化学教学课件》10原子结构与元素周期律.ppt

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大学普通化学_原子结构和元素周期表PPT88页

大学普通化学_原子结构和元素周期表PPT88页

微观粒子电子： m 9 .1 1 0- 3 0 k 1 v g 1 ,6~ 0 17 m 0- 1.s
由 m h 1 17 60 0m mss- -1 1,, 7 7..3 3 6 61 1- - 0 01 9m m 0
宏观物体子弹： m = 1.0 ×10-2 kg, ν = 1.0 × 103 m • s-
Plank 的 量子论 Einstein 的光子学说 电子微粒性的实验
导致了人们对波的深层次认
识，产生了讨论波的微粒性 概念为基础的学科 量子力 学（quantum mechanics）.
钱币的一面已被翻开！
另一面谁来翻开？
16
1.2.2 微粒的波动性
● 微粒波动性的直接证据 — 光的衍射和绕射
Properties of some subatomic particles
Particle Symbol Mass/u*
Electron
e- 5.486×10-4
Proton
p 1.0073
Neutron
Positron
αparticle βparticle γphoton
n 1.0087
e+ 5.486×10-4
v3.289 1105 (212-n12)s-1
n=3 n=4 n=5 n=6
红 （Hα） 青 （Hβ ） 蓝紫 （ Hγ ） 紫 （Hδ ）
22
E hv
6.626
19
H+
H
H-
D
He
波粒二象性对化学的重要性在于：
波尔以波的微粒性（即能量 量子化概念）为基础建立了他 的氢原子模型.
20
薛定鳄等则以微粒波动性为 基础建立起原子的波动力学模 型.

大学化学原子结构和元素周期律ppt课件

大学化学原子结构和元素周期律ppt课件

RH：里得堡(Rydberg) 常数1.097 ×107 m-1
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9
n1=3 n1=2
n1=1
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10
氢原子光谱特征: ①线状的,不连续的 ②有规律的
理论上如何解释？
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11
矛盾
十九世纪末，科学家们试图用经典的电磁理论 解释氢光谱的产生和规律性时，发现用经典电 磁理论和卢瑟福的有关原子结构的行星模型理 论来解释与其实验结果发生了尖锐的矛盾。按 其推论氢光谱等原子光谱应是连续光谱，但实 际情况是氢光谱等原子光谱不是连续光谱，而 是线状光谱。
用x, y, z代表不同l和m的组成，决定了角度分布；
m写在l的右下角；m的符号用角度波函数的最大绝对值在x，
y，z直角坐标轴的位置标示。精选课件ppt
34
表2.1 n, l, m的组合关系、轨道名称和轨道数
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ü一定n值的总轨道 数为n2；
ü一定l值的轨道数
为2l+1,
35
练习：写出下列量子数组合所 代表的轨道名称。
第2章 原子结构和元素周期律
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1
学习基本要求
掌握： 微观粒子运动的特性；氢原子的核外电子运动 状态，波函数、原子轨道、电子云的概念及角 度分布图、四个量子数的合理组合及物理意义 ；多电子原子的原子轨道能级图和能级组，核 外电子分布原则及其分布。
了解： 各周期元素原子结构和元素性质周期律，元素 的分区，原子半径、电离能、电子亲和能、电 负性、氧化数与原子结构的关系。
轨道离核越远，能量越大。
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16
（3）处于激发态的电子不稳定，可以跃迁
到离核较近的轨道上。

原子结构与元素周期律PPT课件

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6
3. 相对原子质量： 按照各种天然同位素原子的质量和丰度算出来得平 均值。 丰度： 在自然界存在的某种元素里，不论是游离 态还是化合态，各种同位素所占的原子一般是个不 变的百分比。
例2： 氯有两种天然同位素，其相对原子质量分别为34.969 （丰度为75.77％）和36.966（丰度为24.23％），试求氯的相 对原子质量。
2020/10/13
原子序数（Z）：将 已知元素按电荷数从 小到大依次排列起来 得到的顺序号。
2
粒子名称
质子 中子 电子
符号
p n e
质量/kg
1.673*10-27 1.675*10-27 9.110*10-31
原子质量 单位
1.007 1.008 0.00055
近似相对 电 荷 粒子质量 （电子电量）
3
原子
A Z
X
原子核
质子 Z个 中子 A-Z个
核外电子 Z个
例1：已知氯原子的原子序数为17，质量数为35，求氯原子的中
子数及核外电子数各为多少？ 解：中子数（N）＝质量数（A）－质子数（＝原子序数Z）
＝35－17＝18 电子数＝ 原子序数＝17
2020/10/13
4
练习：填写下表中的空格
原子或离子 质子数 中子数 电子数
2. 同位素：质子数相同而中子数不同的同一种元 素的不同原子互称为同位素。
了解：目前已知，几乎所有的元素，其同位素少则几 种，多则几十种。自然界存在的各种元素的同位素共 三百多种，而人造同位素达一千二百多种。同一种元 素的各种同位素虽然质量数不同，但它们的化学性质 几乎完全相同。
2020/10/13
汇报人：XXXX 日期：20XX年XX月XX日

原子结构和元素周期律ppt课件

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n
电子层
电子层符 号
1 第一层
K
2 第二层
L
3 第三层
M
4
5
第四层 第五层
N
O
n值越小，该电子层离核越近，能级越低。
15
角量子数(ι)
表示原子轨道或电子云的形状。多电子原子中， 它和主量子数共同决定电子的能量
ι=0、1、2、3 …..(n-1) 的正整数
ι
０
１
２
３
４
形状 球形 哑铃形
花瓣形
电子亚层 s
13
4、薛定谔方程――微粒的波动方程
p137
薛定谔方程的解----波函数ψ（x，y，z）及对应的能量E
对薛定谔方程求解，可以得到是一描述系核列外电波子函在三数维Ψ空１间s中、运Ψ２s、 Ψ２p..... Ψi，相应的能量值 E１s、动状E态２的s一、个数E学２函p数...式.. Ei。
方程的每一个解代表电子的一种可能运动状态
E
Z n2
2.18 1818
J
(n 1,2,3...)
E为能量；Z为核电荷数；n为量子数
7
n
En/J
1
-2.17910-18
2
-5.4510-19
3
-2.4210-19
4
-1.3610-19
5
-8.7210-20
6
-6.0510-20
n越小, 离核越近, 轨道能量越低, 势能值越负。
• 一般情况下，电子尽可能处于能量最低轨道上。获得能量后 可跃迁到激发态，激发态不稳定，电子会释放能量回到基态。
，10故10电~子10坐11标m测定误差 至少要小于 x
才有意义，计10算11 是多大？ v

第一章原子结构和元素周期律上.ppt

第一章原子结构和元素周期律上.ppt
第一章 原子结构和元素周期律
(Atomic Structure and Periodic Table)
主要内容 第一节
第二节 第三节
原子的组成与核外电子排列
元素周期律与元素周期表 元素基本性质的周期性
开天辟地—原子的诞生
现代大爆炸宇宙学理论—— 宇宙诞生于约140亿年前的一次大爆炸 大爆炸后约2小时，诞生了大量的H，少量的He和极少 量的Li
电子运动状态的量子力学概念
【例】（1）电子在1V电压下的运动速度为 5.9×105m/s,电子的质量为9.1×10-31Kg,电子 波的波长是多少？ h 解： mv
6.626×10-34(Kg· m2· s-1) = (9.1×10-31) (5.9×105) (kg) (m/s) =12×10-10(m) = 1200pm
7、元素的原子量是按各种天然同位素的相对原子质 量及原 子个数所占的一定百分比算出的平均值。 即：= A· a% + B· b% + C· c% + …
8、元素的近似原子量是按各种天然同位素的质量数 及原子个数所占的一定百分比算出的平均值。
二、同位素
例：硼有10B和11B两种同位素组成，硼元素的原子量 为10.8，求10B和11B在自然界中各自的百分比。
解：设10B所占百分比为x: 10 × x + 11 × (1－x) = 10.8 x = 0.2 ∴10B占20%，11B占80%。
第二节 核外电子运动状态及特性
一、核外电子运动的量子化特征
1. 光谱、氢原子光谱
白光 氢原子光谱
第二节 核外电子运动状态及特性
2. 氢原子光谱的意义 建立了核外电子运动的近代理论，克服经 典电磁理论缺点。按经典电磁理论“行星系式” 原子模型：原子核好比是太阳，电子好比是绕太 阳运动的行星，电子绕核高速运动。绕核运动的 电子应该不停地连续地辐射，得到连续光谱。另 外，电子能量不断减少，电子运动轨道的半径也 将不断减少，最终，电子堕入核内，“原子毁灭 ”。

原子结构及元素周期性优秀PPT

原子结构及元素周期性优秀PPT

第二节 微观粒子的运动特征
一、光的波粒二象性
wave-particle dualism
二、核外电子运动的特殊性
三、测不准原理
uncertainty principle
一、光的波粒二象性
不同条件下分别表现出波动和粒子的性质，或 者说既具有波动性又具有粒子性，称为波粒二 象性，简称二象性。 光在空间传播过程中的干涉、衍射现象突出表 现了光的波动性； 而光的吸收、发射、光电效应则突出表现了光 的粒子性； 波粒二象性是光的属性。
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（副量子数）( l )
同一电子层（n）中因副量子数（l）不同又 分成若干电子亚层（简称亚层，有时也称能级）。 l 确定同一电子层中不同原子轨道的形状。在多 电子原子中，与 n 一起决定轨道的能量。
二、 核外电子运动的特殊性 质量即极：小E，=速-2度.1极8×大1的0-1电8/子n2，J 其运动完全即不: r同=a于0n宏2观
物体,不遵守经典力学规律。
(1)量子化特征。包括能量量子化； “半径”量子化。 (2)波-粒二象性。德布罗意提出：
实物粒子具有波动性。 他给出了一个德布罗意关系式：
λ h h
*用原子轨道(波函数)表示：
ψ(100)=ψ100=ψ1s 称1s轨道; ψ(200)=ψ200=ψ2s 称2s轨道; ψ(210)=ψ210=ψ2p 称2pz轨道;
*用四个量子数描述电子的运动状态,如:
n = 2 第二电子层。
l = 1 2p 能级，其电子云呈哑铃形。
m= 0
ms = +
1 2
2pz 轨道，沿z轴取向。 顺时针自旋。

原子结构与元素周期律PPT教学课件


1.世界著名的传统工业区：德国鲁尔区、英 国中部工业区、美国东北部工业区等。 我国传统工业区：东北工业区、目前山西 以煤炭为主的工业区。
• 2.传统工业区的发展条件：煤、铁资源以及 优越的交通条件，
• 主要传统产业煤炭、钢铁、机械、化工等。 3.传统工业区的发展：20世纪70年代前兴
盛—70年代后衰落—现在又兴盛。
应注意结合图记忆世界著名传统工业区的分布，同时结合资源 分布图理解传统工业区发展的物质条件：一般是在丰富的煤、 铁资源的基础上（加上优越的交通运输条件），以煤炭、钢铁、 机械、化工等传统工业为主，以大型工业企业为轴心，逐渐发
展起来的工业地域。
这些传统工业区在本国以至世界工业发展过程中曾经起着重要 作用。但20世纪50年代以来，尤其是70年代以来，开始出现衰 落。有些工业区后来经过长期的改造历程后，现在又成为一颗 备受瞩目的新星。下面我们就以德国的传统工业区——鲁尔区
三、鲁尔区可持续发展的主要策略
1、改造传统产业，大力扶持新兴产业，实现产业结构多元化
措施
做法
效果
改造 工业
对煤炭、钢铁等传统工 业实行集中化、合理化 的改造和整顿
厂矿企业数量大幅度下 降，生产规模大幅度提 高
扶持 产业
联邦、州政府及鲁尔区 煤管协会等着力改造投 资环境，鼓励新兴产业 迁入
新建、迁入企业数量大 大超过同期德国平均水 平
（2）煤炭的能源地位下降 （石油的地位在上升）
（3）世界性钢铁过剩 20世纪50年代以后，随着社会经济的发展，产钢 和出口钢的国家越来越多（尤其像日本、意大利等 国依靠临海区位优势发展钢铁工业，成本低，竞争 力强），另外，发展中国家相继独立后，积极发展 各自的民族工业（它们发展钢铁工业的最大优势是 当地资源丰富），使世界钢铁市场竞争激烈。70年 代的经济危机，以及钢产品的替代产品（如铝合金、 塑钢等）的广泛使用，使世界钢材消耗量急剧减少， 表现为世界性钢铁过剩，导致鲁尔区钢铁工业生产 萎缩。

原子结构与元素周期表正式版PPT课件


，其最大能层数为4，所以其周期为第四周期
；其价电子总数(外围电子总数)为8，所以其
位 于 第 Ⅷ 族 。 As 的 核 外 电 子 排 布 式 为
1s22s22p63s23p63d104s24p3，其最大能层数为4，
所以其周期为第四周期； CHENLI 其价电子总数(外23 围
• 答案： Al：1s22s22p63s23p1 第三周期第ⅢA 族
• (4)在p区中，第二周期VA族元素原子的价电子 的电子排布图为 __________________________________。
• (5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它
们处在元素周期表的C_HE_N_LI ___区中。
30
• 思路点拨： 本题考查了元素周期表的 分区及原子结构的知识。
• ③过渡元素(副族和Ⅷ族)同一纵行原子的价层 电子排布基本相同。价电子排布为(n－1)d1～ 10ns1～2，ⅢB～ⅦB族元素的价电子数与族序 数相同。
CHENLI
11
• 1．已知几种元素原子的核外电子情况，分别
判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表
中的位置。
元素
元素符 号
原子序 数
周期
族
A 1s22s22p63s2
• b．每一个能级组对应一个周期，且该能级组 中最大的能层数等于元素的周期序数。
CHENLI
10
• (2)核外电子排布与族的划分
• 族的划分依据是原子的价层电子排布。
• ①同主族元素原子的价层电子排布完全相同， 价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。价电子数 与族序数相同。
• ②稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。
2
二 2s1 2s22p6 8

原子结构与元素周期系(PPT)


2
1━1 氢原子光谱和玻尔理论
氢原子光谱和玻尔理论 玻尔理论的应用 玻尔理论局限性
2019/11/2
原子结构与元素周期系
3
经典物理学概念面临的窘境
Rutherford “太阳-行星模型 ”的要点： 1. 所有原子都有பைடு நூலகம்个核即原子核(nucleus)； 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。
2019/11/2
原子结构与元素周期系
18
例2: 对于微观粒子如电子, m = 9.11 10-31 Kg, 半径 r = 10-10 m，则x至少要达到10-11 m才相 对准确，则其速度的测不准情况为：
h 4mx
6.62 10 34 4 3.14 9.1110 31 10 11
特征: ①不连续的、线状的; ②是很有规律的。
2019/11/2
原子结构与元素周期系
6
名字
n1
Lyman 系 1
Balmer系
2
Paschen系 3
Brackett系 4
Pfund系
5
2019/11/2
氢原子光谱由五组线系 组成, 任何一条谱线的波数 (wave number)都满足简单的 经验关系式:
5.29 106 m s1
∴若m非常小，则其位置与速度是不能同时
2019/11/2
准确测定的 原子结构与元素周期系
19
对于氢原子的基态电子，玻尔理论得出结论是：氢
原子核外电子的玻尔半径是52.9pm;它的运动速度为 2.18×107m/s,相当于光速(3×108m/s)的7％。已知电子 的质量为9.1×10-31kg,假设我们对电子速度的测量准确 量v=104m/s时，即：

《元素周期律和元素周期表》原子结构元素周期律PPT(第1课时元素周期律)


【巧判断】
(1)随着元素原子序数的递增,原子最外层电子数总是
从1到8重复出现。 ( ) 提示:×。在原子的电子层数为1时,最外层电子数是从1 增加到2。
(2)随着元素原子序数的递增,元素的最高化合价从+1
到+7,最低化合价从-7到-1重复出现。 ( ) 提示:×。氟元素无正价,氧元素没有最高正化合价,且 最低化合价是从-4到-1重复出现。
B项 (√)
因S2-、Cl-比Na+、Al3+多一个电子层,则S2-、Cl半径比Na+、Al3+大,再根据“序小径大”的规则, 则微粒半径:S2->Cl->Na+>Al3+
选项
C项 (×)
D项 (×)
分析
Na、Mg、Al、S的原子半径依次减小
Na、K、Rb、Cs最外层电子数相同,电子层数依 次增多,原子半径依次增大
【案例示范】 【典例】(2019·六安高一检测)下列各组元素中,按最 高正价递增的顺序排列的是 ( ) A.C、N、O、F B.K、Mg、C、S C.H、He、Li、Be D.P、S、Cl、Ar
【思维建模】判断元素的化合价思路如下:
【解析】选B。根据元素的最高正化合价在数值上一般 等于其最外层电子数及特殊元素的化合价来分析各选 项。A项,C:+4价,N:+5价,F无正价,O无最高正价;B项 ,K:+1价,Mg:+2价,C:+4价,S:+6价;C项,H:+1价,He无最 高正价,Li:+1价,Be:+2价;D项,P:+5价,S:+6价,Cl:+7 价,Ar无最高正价。
2.元素性质的递变规律 (1)元素原子半径的周期性变化。
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9
Bohr原子结构理论
Plank量子论(1900年)： 微观领域能量不连续。
Einstein光子论(1903年)： 光子能量与光的频率成正比
Ｅ＝hν Ｅ—光子的能量 ν—光的频率 h—Planck常量， h =6.626×10-34J·s
10
氢原子的玻尔模型
（1）核外电子只能在有确定半径和能量的 轨道上运动。电子在这些轨道上运动时不辐射 能量也不吸收能量。电子处于一种“定态” 。
❖ 原子不可分割的的观点不攻自破了。他获 得1906年诺贝尔物理学奖。
枣糕模型6
原子行星模型 E .Rutherford (1871~1937，英国)
❖ Thomson最器重的学生E .Rutherford 通过α 粒子 （带正电的氦离子流）穿过金箔时，部分 α粒子发生散射的实验证明，Thomson 所说带 正电的连续体实际上只是一个非常小的核。
11
（2）在一定的轨道上运动的电
子具有一定的能量（E），E 只能
取某些由量子化条件决定的数值，
而不能处于两个相邻轨道之间。氢
原子核外电子的能量公式为：
E
Z2 n2
2.18 1018 J
（n
=
1，2，3，4…）
12
Bohr的卓越贡献： 成功解释了H原子光谱产生的原因，他的计算值与实验数
据极为接近，他使物理和化学统一到了量子理论基础上来， 把化学推向一个更高更新的层次，他的理论是原子结构发展 史上的一个里程碑。荣获1922年诺贝尔物理学奖 。
1808年发表《化学哲学新体系》论文，提出了“近代原 子论”。
他把古代哲学的原子论和化学中的具体实物的组成联系起来， 提出原子具有不同种类和一定相对重量，原子形成各种物质的 理论，使化学进入一个新时代。恩格斯说：“化学中的新时代 是随着原子论开始的” 。
简明、深刻地说明了质量守恒定律、定组成定律、倍比定律， 受到科学界重视和承认。缺点：原子不可分割——没有结构的 固体小球。
的基础上，建立了原子 结构的初步量子理论。 即 Bohr理论。
8
氢原子光谱 不连续光谱,即线状光谱
Hδ Hγ 410.2 434.0 7.31 6.91
Hβ 486.1 6.07
Hα 656.3
/nm ( 1014 ) /s1
4.57
c 光速 c 2.998108 m s1
特征: ①不连续的、线状的; ②是很有规律的。
5
原子不可分割吗？ J .J .Thomson (1856~1940，英)
❖ 十九世纪末电子和放射性的发现，才使人 类打开原子结构的大门。英国剑桥大学卡 文迪许实验室主任J .J .Thomson 应用磁 性弯曲技术证明阴极射线是带负电的微 粒—电子。
❖ 1904年，他提出了原子“布丁(枣糕)模 型”：原子是一个平均分布着正电荷的粒 子，其中镶嵌着许多带负电的电子。
不确定原理
薛定谔(奥) E.Schrödinger
1887~1961 薛定谔方程
14
量子力学的概念
1. 光的波粒二象性
光的干涉、衍射等现象说明光具有波动性； 而光电效应、原子光谱又说明光具有粒子性。 因此，光具有波动和粒子两重性质，称为光的波粒二象性。
2. 德布罗依波（de Broglie waves）
Bohr理论的缺陷： 未能冲破经典物理学的束缚，用适合于宏观世界的牛
顿力学解释微观世界运动规律。不能解释多电子原子光 谱,甚至不能说明氢原子光谱的精细结构。属于旧量子 论。
13
核外电子运动状态的现代概念
德布罗意(法) L. de Broglie 1892~1987 波粒二象性
海森堡(德) W. Heisenberg 1901~1976
几种物质的德布罗依波长
物质 慢速电子 快速电子
α粒子 1g小球
垒球 地球
质量/g 9.1×10-28 9.1×10-28 6.6×10-24
1.0 2.1×102 6.0×1027
速度/cm·s-1 5.9×107 5.9×109 1.5×109 1.0 3.0 ×103 3.4 ×104
λ/m 1.2×10-9 1.2×10-11 1.0×10-15 6.6×10-29 1.1×10-34 3.3×10-61
2
第一节 核外电子运动状态及特征 一、原子结构的认识史和旧量子论
3
原子结构的认识史
Dalton原子学说 (1803年)
Thomson“布丁”模型 (1904年)
Rutherford核式模型 (1911年)
Bohr电子分层排布模型 (1913年)
量子力学模型(1926年) 4
近代原子论: J.Dalton（1766~1844,英)
德布罗依在光的波粒二象性启发下，于1924年提出一个 大胆的假设：实物微粒（如电子、原子等）也具有波粒二象 性。也就是说，实物微粒除具有粒子性外，还具有波的性质， 这种波称为德布罗依波或物质波。他认为，对于质量为m， 速度为v的微粒，其波长λ可用下式求得：
h h
p mv
15
微观粒子具有物质波，宏观物体也有物质波，但极微 弱，可以认为不表现出波动性。请看下表
第10章 原子结构
§ 10.1 核外电子运动状态及特征 § 10.2 氢原子的波函数和量子数 § 10.3 多电子原子的核外电子排布 § 10.4 原子的电子组态与元素周期
表 § 10.5 核医学简介
1
本章教学要求
原子是由原子核和核外电子组成。化学反应中， 原子核不发生变化，只涉及核外电子的运动状态 的改变，本章重点研究: 核外电子的运动状态及其特征 氢原子的波函数(量子数、图形) 多电子原子的原子结构(电子组态) 原子的电子组态与元素周期表
波动性 显著
不明显
物质波是一种怎样的波呢？
16
德布罗依的假设在1927年为戴维逊（C.T.Divission） 和革麦（L.H.Germeer）的电子衍射实验所证实。
照
电子源
镍晶体（光栅）
相
底
版
电子衍射示意图
又根据衍射实验得到的电子波的波长也与按德布罗 依公式计算出来的波长相符。
❖ 1911年提出了“行星系式”原子模型：原子 核好比是太阳，电子好比是绕太阳运动的行星， 电子绕核高速运动。
7
旧量子论 N. Bohr （1885~1962，丹麦）
E .Rutherford 的学生
1913年， Bohr在
氢原子的光谱实验 爱因斯坦的光子学说 普朗克的量子化学说 卢瑟福的有核模型