无机化学课件第9章 原子结构与元素周期律

原子、分子和离子是物质参与化学变化的 最小单元，了解原子的内部组成、结构和性能， 是理解化学变化本质的前提条件，是化学科学 的核心内容。

DNA双螺旋结构

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第九章 原子结构与元素周期律

9.1 原子核外电子的基本特征

9.2 单电子原子的结构9.3 多电子原子的结构 9.4 元素周期律

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9.1 原子核外电子的基本特征9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.1.4 原子组成微粒及其相互关系 微观粒子的量子化特征 微观粒子的波粒二象性 测不准原理

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9.1.1 原子组成微粒及其相互关系1、原子结构发现史传统观念

→

实验新发现

→

产生新观念

↑世人接受

↓

←

为其他实验所证实

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(1)公元前5世纪~19世纪，原子仅是一种哲学观点

宇宙万物都由原子组成，

原子是最微小、最坚硬、不可入、

不可分的物质粒子。Democritus(460 —370 B.C.) 德谟克利特(古希腊哲学家)

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(2) 1879年电子的发现，冲破了千百年来原子是组 成最小单元的陈旧观念。

电子的发现—汤姆逊的阴极射线实验

原子是电中性的，原子中既然存在带负电荷的电子，就必然 还有带正电荷的物质。 无机化学

( 3 ) 1896 年原子核的发现，建立了原子结构的“行 星式模型”。

E.Rutherford

原子核的发现--卢瑟福的α粒子散射实验

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质子的总质量为何小于原子的质量？---进而发现了质量与质子相当的电中性的微粒--中子。

结论：电子像行星绕太阳运转一样绕原子核运动，建立了原子结构的

“行星式模型”。这是人类认识微观世界的重要里程碑，这个模型已成为现代科学技术的象征。 无机化学

2、原子的内部组成名称与符号 Q/C 原 子 核1 1

电荷 Q/au +1 m/kg 1.7× 10-27

质量 m/au 1 836

质子(P) 1.602 1× 10-19

中子(n) 01.602 1× 10-19

0-1

1.7× 10-279.1× 10-31

1 8391

核 外 电 子 (e-)au为原子单位

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3、原子组成微粒的体积关系由表数据可计算：

V核/V原子

10-15~-14

)3/(10-10)3 = 1/1012~15

V电子/V原子<1/1012~15原子核是原子体积的百万亿分之一！原子几乎是空的。无机化学

4、原子组成微粒的质量关系原子核的体积只有原子体积的1/10 12- 1 5 ,而原 子核的质量却占了原子质量的99.9% 以上 ，原子核的密度：

ρ≈

1×1013g· cm-3

一般物质的密度只有1×100 g· cm-3 数量级，根据爱因斯 坦(Einstein) 的质能联系方程可以算出，原子核内蕴藏着异常 巨大的潜能。原子正是通

过其巨大质量的核和核电荷对化学 反应施加影响。因此，原子核的性质决定了原子的种类和性 质。 无机化学

5、原子组成微粒的电荷关系根据原子及其内部微粒的电荷关系，英国人莫斯莱(Moseley) 研究证明：原子核内的质子数和核外的电子数都恰好等于原子序 数，即：

原子序数(Z)= 核内质子数 = 核电荷数 = 核外电子数

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质子数相同的原子属于同种元素。但质子数相同的原子， 中子数不一定相同，这意味着同种元素中可能含有不同的原 子。 元素 将质子数相同的一类单核粒子统称为同一种元素，

用元素符号E表示。核素 将质子数和中子数都相同的单核粒子称为同一种核素，A 用核素符号 Z

E 表示。

式中左下标Z为质子数，左上标A为核子数(质子数与中子数之和), 因为它近似等于原子质量的数值，故A又称为质量数。

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9.1.2 微观粒子的量子化特征

1、 普朗克的量子假说(1)黑体辐射实验 无反射能力的物体称(绝对)黑体，黑体向四周辐射的 能量称为辐射能。按照经典理论的观点，谐振子的能量和它 的振幅平方成正比，振子的振幅是连续变化的，因而振子的 能量也是连续变化的。然而，根据物理量连续变化的这

种传统观念，总是不能圆满解释黑体辐射实验曲线。无机化学

(2)普朗克的量子假说 为此， 1900 年普朗克 ((M . P1anck) 首次提出了微观粒 子具有量子化特征的假说。所谓微观粒子的量子化特征是指:

如果某一物理量的变化是不连续的，而是以某一 最小单位作跳跃式的增减，这一物理量就是量子化

(quantized)的，其变化的最小单位就叫做这一物理量的量子(quantum)。

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