1. 了解波粒二象性，测不准原理，波函数，电子云⊙ 2. 掌援量子数的意义和匹配关系 3.掌摄核外电子排布原则及元素周期系 4. 掌摄高子健，共价健，金属使，直健，范德华力的基 本概念和特征 ⊙5.掌摄离子晶体，分子晶体，原子晶体，金属晶体的特 认真阅读部分课本： P16-17;p22-30;p31-33(部分段落)；p33-35;p41- 45;p49表（结合该表阅读课本）；结合作业阅读课本 作业：1,2,3,4,5,6(1-2)，7,8,13-18 2.1 2.1 确定了阴极射线是电子带负电，并确定了 电子的电荷质量比 【8 ad block Cha element 电子的发现I 2.1 D 电子的发现：电子带负电，质量方9109389X10地g 密立根油滴实验： 测定了电子的电量 卢瑟福￠ 并计算了电子的质 量9.11x10-28 (粒子枪) (阴段射线管) 粒子枪轰击金结实验 1
1 知识要点: 1. 了解波粒二象性, 测不准原理,波函数,电子云 2. 掌握量子数的意义和匹配关系 3. 掌握核外电子排布原则及元素周期系 4. 掌握离子键,共价键,金属键,氢键,范德华力的基 本概念和特征 5. 掌握离子晶体,分子晶体,原子晶体,金属晶体的特 征 认真阅读部分课本: P16-17;p22-30;p31-33(部分段落);p33-35;p41- 45;p49表(结合该表阅读课本);结合作业阅读课本 作业：1，2，3，4，5，6（1-2），7，8，13-18 第二章 化学元素和 物质结构 上海交通大学 化学化工学院大学化学教研室 放射性的发现 2.1 原子结构 汤姆逊阴极射线实验 确定了阴极射线是电子带负电，并确定了 电子的电荷质量比 2.1 原子结构 电子的发现I 密立根油滴实验： 测定了电子的电量 并计算了电子的质 量9.11x10-28 含核原子模型的确定 2.1 原子结构 卢瑟福α散射试验
2.1.2D 卢瑟福有核原子模型 在原子中，原子核占据空间很小，电子在 粒子性一能量 h 很大的空间里（如果原子核有篮球大， 波动性一衍射现象 需要走3公里才能与上一个电子)，绕原 子核高速旋转 电子的波粒二象性 b 6 3 1927年，德国物理学家海森堡 (eisenberg).提出了量子力学中的一个 ·1.粒子在某一方向上位置的不准确量△x 重要关系式 一测不准关系， 和在此方向上运动速度的不准确量△V 5 h 的乘积一定大于或等于常数2π。 △x·△p≥ 2π △x≥ 此长彼消 2π·1m△) ·普期克常数h=6.626×10-34J8 h △x●△U≥2 h=6.623×10-34 △x为粒子的位置的不准量，△P为粒 2π·m 子的动量的不准量，△心为粒子运动速度 的不准量。 例，质量10g的宏观物体子弹，它的位罩能 准确地测到△x=0.01cm,其速度测不准情况 2还可看出， 为： 当粒子的质量m越大时，△x·△ω之积 h △D2 6.626×1034 越小，所以对于血大的宏观物体来说， 2mm△x2×3.14×10×10-3×0.01×102 是可能同时准确地测量位置和速度的。 △)>1.054×10-28m·3-1 h 可见对宏观物体来说，测不准情况是微不 △x●△)2 h=6.623×10-34 足道的，△和△D的值均小到可以被忽略的 2π~m 程度，所以可认为宏观物体的位置和速度是 能同时准确地测定的。 2
2 卢瑟福有核原子模型 在原子中，原子核占据空间很小，电子在 很大的空间里（如果原子核有篮球大， 需要走3公里才能与上一个电子），绕原 子核高速旋转 摒除了汤母逊的枣糕原子模型 微观粒子的波粒二象性 粒子性---能量 波动性---衍射现象 电子的波粒二象性 2.1.2核外电子运动的特征 测不准原理 • 1927年，德国物理学家海森堡 (Heisenberg)提出了量子力学中的一个 重要关系式——测不准关系， • 普朗克常数 h＝6.626×10－34Ｊ·s • Δx为粒子的位置的不准量，ΔΡ为粒 子的动量的不准量，Δυ为粒子运动速度 的不准量。 2π h Δx ⋅Δp ≥ π ⋅ Δυ Δ ≥ m h x 2 测不准关系式可以看出 • 1.粒子在某一方向上位置的不准确量 和在此方向上运动速度的不准确量 的乘积一定大于或等于常数 。 此长彼消 Δx ΔV h 2π 34 6.623 10 2 − = × ⋅ Δ • Δ ≥ h m h x π υ 2.还可看出， 当粒子的质量m 越大时， Δｘ·Δυ 之积 越小，所以对于m 大的宏观物体来说， 是可能同时准确地测量位置和速度的。 34 6.623 10 2 − = × ⋅ Δ • Δ ≥ h m h x π υ 例，质量m=10g的宏观物体子弹，它的位置能 准确地测到Δx＝0.01cm，其速度测不准情况 为： Δ υ ≥1.054×10－28m·s－1 可见对宏观物体来说，测不准情况是微不 足道的，Δx和Δυ的值均小到可以被忽略的 程度，所以可认为宏观物体的位置和速度是 能同时准确地测定的。 -3 -2 -34 2 3.14 10 10 0.01 10 6.626 10 2 × × × × × × = Δ Δ ≥ m x h π υ
2.1.2D 对微观粒子如电子来说，其m-9.11×10-蟾， B 考虑到原子半径的数量级为10-1血，于是对电 m 子来说△x至少要达到10~1m才近于合理，其速 D之 h 度的测不准情况为： △x2 2mm.△v 6.626×10-4 △U≥ 宏观物体子弹 2mm·△x2×3.14×9.11x10-31×10- m=10g △v≥1.054×10-28ms1 △v>1.157×107ms-1 速度的不准确程度过大。（电子速度2×10m·8-1 微观电子 m=9.11×10-3g△v≥1.157×107ms1 经典电磁理论在说明电子运动规律中的局限性？ (2)电子自身能量逐渐减少，电子绕核旋 根据经典电磁理论，绕核高速旋转的电子将不断 转的频率也要逐渐地改变。根据经典 以电磁波的形式发射出能量。这将导致两种 电磁理论，辐射电磁波的频率将随着 结果： 旋转频率的改变而逐渐变化，因而原 (1)电子不断发射能量，自身能量会不 子发射的能量应是连续能量，对应着 断减少，电子运动的轨道半径也将 连续光谱。 逐渐缩小，电子很快就会落在原子 核上，即有核原子模型所表示的原 事实上原子光谱是不连续的 子是一个不稳定的体系。 事实上原子是稳定存在的 2.1.1 2.1.1 波尔理论 增掉复数电管中的空艺“充入少爱数芝 1913年弦述(Bohr)在普朗克量子论、爱因 斯坦（但instein)光子学说和卢瑟福 (Rutherford)有核原子模型的基础上， 提出了原子结构理论的三点假设： 3
3 对微观粒子如电子来说，其m=9.11×10－ 31kg， 考虑到原子半径的数量级为10－10m，于是对电 子来说Δx至少要达到10－11m才近于合理，其速 度的测不准情况为: Δ υ ≥1.157×107m·s－1 速度的不准确程度过大。(电子速度2×107m·s－1 31 11 34 2 3.14 9.11 10 10 6.626 10 2 − − − × × × × × = ⋅Δ Δ ≥ m x h π υ 测不准原理 举例 宏观物体子弹 m v h x ⋅ Δ Δ ≥ 2π 28 1 1.054 10 m s − − Δv ≥ × ⋅ m kg 31 9.11 10− = × 微观电子 m =10g 7 1 1.157 10 m s − Δv ≥ × ⋅ 2.1.2核外电子运动的特征 m非常小 位置和速度就不能同时准确地 测定 经典电磁理论在说明电子运动规律中的局限性 根据经典电磁理论，绕核高速旋转的电子将不断 以电磁波的形式发射出能量。这将导致两种 结果： (1)电子不断发射能量，自身能量会不 断减少，电子运动的轨道半径也将 逐渐缩小，电子很快就会落在原子 核上，即有核原子模型所表示的原 子是一个不稳定的体系。 事实上原子是稳定存在的 (2)电子自身能量逐渐减少，电子绕核旋 转的频率也要逐渐地改变。根据经典 电磁理论，辐射电磁波的频率将随着 旋转频率的改变而逐渐变化，因而原 子发射的能量应是连续能量，对应着 连续光谱。 事实上原子光谱是不连续的 氢原子光谱 2.1.1原子结构理论的初期发展 波尔理论 1913年玻尔(Bohr)在普朗克量子论、爱因 斯坦(Einstein)光子学说和卢瑟福 (Rutherford)有核原子模型的基础上， 提出了原子结构理论的三点假设： 2.1.1原子结构理论的初期发展
口电子不是在任老执道上换横运动，而是在字 些符合一定条件的轨道上运动。 Bohr model 玻尔的量子化条件 P=mur=n h 2π 匹电子的质量，心电子运动的速度，工轨道 orbits n=quantum number 半径，丘普朗克常数，π：圆周率，：正整数 1,2,3,-÷ 这些符合量子化条件的轨道称为稳定轨道， n n=1,2,3.…0 它具有固定的能量B。电子在稳定轨道上运动 R4=2.18x1018J 时，并不放出能量。 Q (②)原子中的各电子尽可能处在离核最近韵 (3)处于澈发态的电子不稳定，可以跃迁到离接 较近的轨道上，这时会以光子形式放出能 轨道上，这时原子的能量最低，即原子处 量，即释放出光能。发光的频率决定于能量 于基态。 较高的轨道的能量与能量较低的轨道的能量 当原子从外界获得能量时（如灼热、放电、 辐射等)电子可以跃迁到离核校远的轨道 v=E-E 上去，这时原子和电子处于激发态， :电子处于激发态时的能量，V= :低能量轨道的能量 h △E=B-B, v:发光频率，h:普朗克常数。 焰色反应即是如此 ● ©T2电子在不同的电子层间发生跃迁 4 4
4 (1)电子不是在任意轨道上绕核运动，而是在一 些符合一定条件的轨道上运动。 玻尔的量子化条件: m:电子的质量，υ:电子运动的速度，r:轨道 半径，h:普朗克常数，π:圆周率，n:正整数 1，2，3，…， 这些符合量子化条件的轨道称为稳定轨道， 它具有固定的能量E。电子在稳定轨道上运动 时，并不放出能量。 π υ 2 h P = m r = n Bohr model n=2 n=3 n=4 n=∞ orbits n = quantum number En = n = 1, 2, 3… ∞ RH = 2.18 x 10–18 J 2 − RH n (2) 原子中的各电子尽可能处在离核最近的 轨道上,这时原子的能量最低，即原子处 于基态。 当原子从外界获得能量时(如灼热、放电、 辐射等)电子可以跃迁到离核较远的轨道 上去，这时原子和电子处于激发态， (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，这时会以光子形式放出能 量，即释放出光能。发光的频率决定于能量 较高的轨道的能量与能量较低的轨道的能量 差: E2:电子处于激发态时的能量， E1:低能量轨道的能量 ν：发光频率，h：普朗克常数。 h E2 E1 ν = 焰色反应即是如此 电子在不同的电子层间发生跃迁 不连续光谱—原子发射光谱
2.2.1薛定谔方程和波函数 o (Bohr) 1.薛定谔方程—微粒的波动方程 1.在一些符合一定条件的轨道上运动。 ·宏观物体的运动状态可以用轨道、速度等物 理量来描述 2.尽可能处在离核最近的轨道 根据测不准原理，不可能同时准确地测定电 子的运动速度和空间位置，这说明玻尔理论 3.发光的频率决定于轨道的能量差 中核外电子的运动具有固定轨道的观，点不符 合微观粒子运动的客观规律。 具有波粒二象性的电子等微粒，不会有确定的 轨道。且不能用宏观物体的运动规律来描述 2.2.1薛定谔方程和波函数 在微观领战里，虽然不能同时准确地测出即 有波动性的粒子位置和动量，但它在某一空 间范围内出现的几率却是可以用统计的方法 加以描述的。 nm(E-v=0 ·波函数山就和它描述的粒子在空间某范围出 3 0z2 h2 现的几率有关。当然它应是x”,三变量的函 它的解将是一系列的波函数中的具体函数表达式，而这些 数。 波函数和所描述的粒于的运动情况，即在空间某范围内出 一个微观粒子在空间某范围内出现的几率直 现的概率密切相关 接与它所处的环境有关，尤其与它在这种环 境中的总能量B及势能严更为密切，当然粒 子本身的质量皿也是至关紧要的决定因素。 ·中是一个含三参数n,1,m的函数 2.2.1薛定谔方程和波函数 薛定谔（奥地利） Erwin Schrodinger 波函数中是量子力学中描述核外电子在空间 (1887-1961,Vienna,Austria) 运动状态的数学函数式。一定的波函数表示 一种电子的运动状态，量子力学中常借用 经典力学中描述物体运动的“轨道”的概 念，把波函数中叫做原子轨道D立 10002 q000 注意：这里的原子轨道和宏观物体的运动轨 道是根本不同的，它只是代表原子中电子运 Laureate E v of the Nobel Prize in 动状态的一个函数，代表原子核外电子的一 Physics 1933 种运动状态
5 经典原子结构理论 ——玻尔(Bohr)理论 2.1.1原子结构理论的初期发展 1.在一些符合一定条件的轨道上运动。 2.尽可能处在离核最近的轨道 3.发光的频率决定于轨道的能量差 2.2.1薛定谔方程和波函数 1. 薛定谔方程——微粒的波动方程 • 宏观物体的运动状态可以用轨道、速度等物 理量来描述 • 根据测不准原理，不可能同时准确地测定电 子的运动速度和空间位置，这说明玻尔理论 中核外电子的运动具有固定轨道的观点不符 合微观粒子运动的客观规律。 具有波粒二象性的电子等微粒，不会有确定的 轨道。且不能用宏观物体的运动规律来描述 • 在微观领域里，虽然不能同时准确地测出具 有波动性的粒子位置和动量，但它在某一空 间范围内出现的几率却是可以用统计的方法 加以描述的。 • 波函数ψ就和它描述的粒子在空间某范围出 现的几率有关。当然它应是x,y,z三变量的函 数。 • 一个微观粒子在空间某范围内出现的几率直 接与它所处的环境有关，尤其与它在这种环 境中的总能量E 及势能V 更为密切，当然粒 子本身的质量m 也是至关紧要的决定因素。 薛定谔方程――微粒的波动方程 •薛定谔方程的解----波函数 •一定的波函数表示一种电子的运动状态 2.2.1薛定谔方程和波函数 它的解将是一系列的波函数ψ的具体函数表达式，而这些 波函数和所描述的粒子的运动情况，即在空间某范围内出 现的概率密切相关 •ψ是一个含三参数n,l,m的函数 Erwin Schrödinger (1887-1961,Vienna, Austria ) • Laureate（桂冠） of the Nobel Prize in Physics 1933 薛定谔（奥地利） 波函数ψ是量子力学中描述核外电子在空间 运动状态的数学函数式.一定的波函数表示 一种电子的运动状态，量子力学中常借用 经典力学中描述物体运动的“轨道”的概 念，把波函数ψ叫做原子轨道 注意：这里的原子轨道和宏观物体的运动轨 道是根本不同的，它只是代表原子中电子运 动状态的一个函数，代表原子核外电子的一 种运动状态。 2.2.1薛定谔方程和波函数