第四章物质结构简介 物质的性质由其结构决定,而物质由分子组成,分子由原子组成 ,因此,分子结构和原子结构是物质结构的基本内容。 §41原子结构 、玻尔理论 1.氢原子光谱 近代原子结构理论的研究和确立都是从氢原子光谱开始的: 只装有低压H2的放电管,通过高压电流,氢原子被激发后所发 出的光经过分光镜。在可见、紫外、红外光区可得到一系列按波长 次序排列的不连续的线状光谱,即氢原子光谱。(如下图)。而日 光通过分光镜得到连续的带状光谱。 装外区 可见光区长 红外区 un 39.0410.2434.0 486.1
第四章 物质结构简介 物质的性质由其结构决定，而物质由分子组成，分子由原子组成 ，因此，分子结构和原子结构是物质结构的基本内容。 §4—1 原子结构 一、玻尔理论 1. 氢原子光谱 近代原子结构理论的研究和确立都是从氢原子光谱开始的： 一只装有低压H2的放电管，通过高压电流，氢原子被激发后所发 出的光经过分光镜。在可见、紫外、红外光区可得到一系列按波长 次序排列的不连续的线状光谱，即氢原子光谱。（如下图）。而日 光通过分光镜得到连续的带状光谱
【特征】①不连续的线状光谱:从红外区到紫外区呈现多条具有 特征波长的谱线 ②从长波到短波,H至H等谱线间的距离越来越小(n越来 越大)表现出明显的规律性。 频率=R(1 ),(n=3,4,5,…) 式中R为里德堡常数。而且某一瞬间一个氢原子只能放出一条谱 线,许多氢原子才能放出不同的谱线。 为什么氢原子光谱是不连续的线状光谱?按照麦克斯威的电磁理 论,绕核运动的电子应不停地连续地辐射电磁波,得到连续光谱; 由于电磁波的辐射,电子的能量将逐渐减小,最终会落到带正电的 核上。可事实上,原子稳定的存在着。为解决这一问题,1913年, 年轻的丹麦物理学家玻尔,吸收了量子论的思想,建立了玻尔原子 模型,即玻尔理论
【特征】①不连续的线状光谱：从红外区到紫外区呈现多条具有 特征波长的谱线 ②从长波到短波，Hα至Hε等谱线间的距离越来越小（n越来 越大）表现出明显的规律性。 频率 式中R为里德堡常数。而且某一瞬间一个氢原子只能放出一条谱 线，许多氢原子才能放出不同的谱线。 为什么氢原子光谱是不连续的线状光谱？按照麦克斯威的电磁理 论，绕核运动的电子应不停地连续地辐射电磁波，得到连续光谱； 由于电磁波的辐射，电子的能量将逐渐减小，最终会落到带正电的 核上。可事实上，原子稳定的存在着。为解决这一问题，1913年， 年轻的丹麦物理学家玻尔，吸收了量子论的思想，建立了玻尔原子 模型，即玻尔理论。 2 2 1 1 ( ),( 3,4,5,...) 2 R n n = − =
2.玻尔理论 1).电子只能在符合一定条件的轨道(能量不随时间而变)上 运动,不吸收也不放出能量(解释原子的稳定性)。 2).不同的轨道有不同的能量,轨道的能量是量子化的,电子 的能量也是量子化的。所谓量子化,即不连续。(“连续”和 不 连续”是看量的变化有没有一个最小单位,如长度、时间没有最 小单位,量的变化是连续的,电量的最小单位是一个电子的电 量,电量的变化是不连续的。)在一定的轨道上电子具有一定 的能量电子运动时所处的能量状态称为能级。电子尽可能在距 核较近能量最低的轨道上运动,这时原子处于基态。 Cev) 3)电子共鬍尜轳謹≥游吸收和放出能量 基态 从激发态回到基态释放光能,形成原子光谱中的谱线,谱线频 率和能量的关系为:v △E=E,一E1=h
2.玻尔理论 1）.电子只能在符合一定条件的轨道（能量不随时间而变）上 运动，不吸收也不放出能量（解释原子的稳定性）。 2）.不同的轨道有不同的能量，轨道的能量是量子化的，电子 的能量也是量子化的。所谓量子化，即不连续。（“连续”和“ 不 连续”是看量的变化有没有一个最小单位，如长度、时间没有最 小单位，量的变化是连续的，电量的最小单位是一个电子的电 量，电量的变化是不连续的。）在一定的轨道上电子具有一定 的能量 电子运动时所处的能量状态称为能级。电子尽可能在距 核较近、能量最低的轨道上运动，这时原子处于基态。 En = （ev） r n = a0﹒n 2 3） 电子只有在不同轨道之间跃迁时吸收和放出能量。 基态 从激发态回到基态释放光能，形成原子光谱中的谱线，谱线频 率和能量的关系为： △E = E2－E1 = h 2 13.6 n − 吸收能量，电子跃迁 放出能量，电子跃迁 激发态
〖玻尔理论评述〗玻尔理论在经典力学中人为地引入了量 子化条件,成功地解释了原子的稳定性和氢原子的线状光 谱,同时提出了能级的概念。但对多电子原子光谱无法解 释,对氢原子的精细光谱也无法解释。更不能用于研究化 学键的形成。这说明徼观粒子的运动有它自己的运动特征 和规律,不符合经典力学规律
〖玻尔理论评述〗玻尔理论在经典力学中人为地引入了量 子化条件，成功地解释了原子的稳定性和氢原子的线状光 谱，同时提出了能级的概念。但对多电子原子光谱无法解 释，对氢原子的精细光谱也无法解释。更不能用于研究化 学键的形成。这说明微观粒子的运动有它自己的运动特征 和规律，不符合经典力学规律
、原子的量子力学模型 1微观粒子的波粒二象性 1).德布罗意波 ①.1905年,爱因斯坦提出“光子学说”,成功解释了光电效应 只有当光的频率超过某一临界频率,电子才能发射 入射光 光电效应说明光不仅有波动性(衍射、干涉等,有波动特征,可用入 或ν描述)而且有粒子性(可用动量描述),具有波粒二象性 E=hi P hλ
二、原子的量子力学模型 1.微观粒子的波粒二象性 1）.德布罗意波 ① .1905年，爱因斯坦提出“光子学说” ，成功解释了光电效应, 只有当光的频率超过某一临界频率，电子才能发射 光电效应说明:光不仅有波动性（衍射、干涉等,有波动特征,可用λ 或ν描述）而且有粒子性（可用动量描述）,具有波粒二象性 E h = h P =