化学选修3第一章第一节原子结构课件

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化学元素的最小单位，由质子、中子和电子组成。原子原子核电子位于原子中心的强密集区域，由质子和中子组成。围绕原子核运动的带负电荷的粒子，其数量与质子数相等。030201原子结构的基本概念古希腊哲学家德谟克利特提出原子论，认为物质是由不可分割的原子组成。古典原子论19世纪初，英国化学家道尔顿提出原子论，认为物质是由整数个原子组成。道尔顿原子论1897年，英国物理学家汤姆逊提出枣糕模型，认为电子嵌在均匀分布的正电荷中。汤姆逊的枣糕模型原子结构的发现历程电子云模型现代物理学家提出电子云模型，认为电子在空间中以一定的概率分布，而不是固定在轨道上。波尔模型丹麦物理学家波尔提出波尔模型，认为电子在固定的轨道上运动，并受到量子力学的限制。量子力学模型量子力学模型描述了原子结构和电子运动的规律，是目前对原子结构最精确的科学模型之一。原子结构的现代模型02原子的构成CHAPTER原子核由质子和中子组成，其中质子数决定了元素的种类，而中子数则决定了同位素。原子核的质量约占整个原子的99.96%，但体积仅占原子体积的几千亿分之一。原子核的半径约为1.5×10^-15米，而电子的半径只有约10^-18米，因此电子在原子核周围的运动空间非常广阔。原子核的构成电子在原子中的排布是按照能级的高低从低到高依次填入，即先填满较低能级后才填入较高能级。电子的排布决定了元素的性质，如金属和非金属元素的划分、主族元素的氧化数等。电子在原子中的分布遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则。电子的分布与排布原子的直径大约在10^-10米左右，而电子壳层的直径大约在10^-9米左右。电子壳层是按照能级的高低来划分的，从内到外依次为K、L、M、N等，每个壳层上可容纳的电子数也不同。由于电子壳层的排布规律，使得元素周期表中的元素性质呈现周期性的变化。原子的大小与电子壳层03原子的量子力学模型CHAPTER量子力学的基本原理之一，即光子或粒子具有波动和粒子两种性质。波粒二象性量子力学中的不确定性原理指出，我们无法同时精确测量一个粒子的位置和动量。不确定性原理量子力学中的状态叠加原理表明，一个量子系统可以处于多个状态的叠加态中。状态叠加原理测量原理指出，当对一个量子系统进行测量时，该系统会塌缩到其中一个可能的测量结果上。测量原理量子力学的基本原理薛定谔方程是描述粒子在给定势能下的波函数的偏微分方程。薛定谔方程分离变量法有限高势垒无限深势阱分离变量法是一种求解薛定谔方程的方法，通过将波函数分解为不同方向的函数来简化问题。有限高势垒是一种常见的势能模型，它描述了一个高度有限的势能区域。无限深势阱是一种特殊的势能模型，它描述了一个粒子被限制在一定范围内的势能。薛定谔方程及其解量子数与原子态量子数是用来描述原子中电子的轨道、自旋等状态的数。主量子数用来描述电子离核的远近和能级的高低。角量子数用来描述电子在轨道上的运动状态。自旋量子数用来描述电子的自旋方向和自旋速度。量子数主量子数角量子数自旋量子数04原子的能级与跃迁CHAPTER

能级与能量能级原子中的电子在不同的能级上运动，能级的高低由能量决定。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。电子排布电子按照一定的顺序填充各个能级，形成电子排布。原子中的电子在不同能级之间发生跃迁，吸收或释放能量。电子跃迁自发跃迁、受激跃迁和诱导跃迁。跃迁类型电子跃迁需要满足一定的条件，如能量守恒和动量守恒。跃迁条件电子的跃迁原子中的电子跃迁时释放或吸收光子，形成光谱。光谱电子跃迁过程中释放或吸收的光子形成的谱线。光谱线通过分析原子光谱，可以推断出原子的能级结构和电子排布。光谱分析光谱与光谱线05原子的辐射与吸收CHAPTER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。辐射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。吸收过程辐射与吸收的过程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。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。辐射与吸收的规律吸收与辐射的选择性辐射频率与能级差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