原子結構和元素周期表

1、原子結構和元素周期表第六章第六章 原子結構和元素周期表原子結構和元素周期表本章要求本章要求n要求理解四個量子數(shù)的物理意義。要求理解四個量子數(shù)的物理意義。n理解近似能級圖的意義，能夠運用核外電子理解近似能級圖的意義，能夠運用核外電子排布的三個原則，寫出元素的原子核外電子排排布的三個原則，寫出元素的原子核外電子排布式。布式。n學會利用電離勢、原子半徑等數(shù)據(jù)，討論各學會利用電離勢、原子半徑等數(shù)據(jù)，討論各種元素的某些性質與電子層結構的關系。種元素的某些性質與電子層結構的關系。n重點掌握原子結構與元素同期律間的關系。重點掌握原子結構與元素同期律間的關系。西西 昌昌 學學 院院原子結構和元素周期表第一節(jié)、

2、人類認識原子結構簡史第一節(jié)、人類認識原子結構簡史n 公元前公元前460-370,460-370,德莫克利特（德莫克利特（DemocritusDemocritus）年提出萬物）年提出萬物原子構成說。原子構成說。n 中國的物質無限可分說：中國的物質無限可分說：“一尺之椎，日取其半，萬世一尺之椎，日取其半，萬世不竭。不竭。”n 17561756年，俄羅蒙諾索夫的質量守恒定律。年，俄羅蒙諾索夫的質量守恒定律。n 17791779年，法普勞斯特的定組成定律。年，法普勞斯特的定組成定律。n 18031803年，英道爾頓的倍比定律。年，英道爾頓的倍比定律。n 18081808年，英道爾頓的原子學說。年，英道

3、爾頓的原子學說。n 18111811年，意阿佛加德羅的分子學說。年，意阿佛加德羅的分子學說。n 18971897年，小湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，提出湯姆遜原子模型。年，小湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子，提出湯姆遜原子模型。n 普朗克的量子理論。普朗克的量子理論。( (黑體輻射黑體輻射) )n 19051905年，愛因斯坦的光電效應解釋。年，愛因斯坦的光電效應解釋。n 19111911年，英盧瑟福原子模型。年，英盧瑟福原子模型。n 19131913年，丹玻爾原子模型。年，丹玻爾原子模型。原子結構和元素周期表第二節(jié)、核外電子運動狀態(tài)第二節(jié)、核外電子運動狀態(tài)n n n1 1=1=1時，在紫外光區(qū)時，在紫外光區(qū), ,為拉曼系。

4、為拉曼系。n n n1 1=2=2時，在可見光區(qū)，為巴爾麥系。時，在可見光區(qū)，為巴爾麥系。n n n1 1=3=3時，在紅外光區(qū)，為帕邢系。時，在紅外光區(qū)，為帕邢系。一、一、 氫原子光譜和玻爾理論氫原子光譜和玻爾理論1 1、氫原子光譜、氫原子光譜原子結構和元素周期表2 2、玻爾原子模型、玻爾原子模型n核外電子運動有一定的軌道，在軌道核外電子運動有一定的軌道，在軌道上運動的電子不放出也不吸收能量。上運動的電子不放出也不吸收能量。n在一定軌道上運動的電子能量一定，在一定軌道上運動的電子能量一定，不同軌道能量不同，且不連續(xù)，即量不同軌道能量不同，且不連續(xù)，即量子化。對氫原子，其軌道能量滿足子化。對氫

5、原子，其軌道能量滿足： E=-13.6/nE=-13.6/n2 2 eV=-2.179 eV=-2.1791010-18-18/n/n2 2 J J據(jù)第一假定，原子能穩(wěn)定存在；據(jù)第據(jù)第一假定，原子能穩(wěn)定存在；據(jù)第二假定，電子在不同軌道間發(fā)生躍遷二假定，電子在不同軌道間發(fā)生躍遷則產(chǎn)生原子光譜。則產(chǎn)生原子光譜。E=EE=En2n2-E-En1n1=h=h h=6.626 h=6.6261010-34-34J.sJ.s-1-1原子結構和元素周期表3、電子躍遷能量計算、電子躍遷能量計算 求氫原子電子由第四電求氫原子電子由第四電子層跳回第三和第二電子層時放出的光子波子層跳回第三和第二電子層時放出的光子波

6、長長. .解解: E: E4 4=-2.179=-2.1791010-18-18/4/42 2 =-0.1362 =-0.1362 1010-18-18 E E3 3=-2.179=-2.1791010-18-18/3/32 2 =-0.2421 =-0.2421 1010-18-18 E E2 2=-2.179=-2.1791010-18-18/2/22 2 =-0.5448 =-0.5448 1010-18-18 3434= =19.88 19.88 1010-26 -26 /1.059/1.059 1010-19-19 =1.877 =1.877 1010-6-6m m 3434= =1

7、9.88 19.88 1010-26 -26 /4.086/4.086 1010-19-19 =4.865=4.8651010-7-7m m 原子結構和元素周期表二、二、 核外電子運動的波粒二象性核外電子運動的波粒二象性1 1、德布羅意的預言：若光具有波粒二、德布羅意的預言：若光具有波粒二象性，則物質具有二象性。象性，則物質具有二象性。=h/P=h/(mv)=h/P=h/(mv)以以8Km/s8Km/s運行的火箭，質量運行的火箭，質量1000T1000T的運的運動波長和以動波長和以1000km/s1000km/s運動的電子，質運動的電子，質量量9.119.111010-31-31KgKg所產(chǎn)生

8、的波長。所產(chǎn)生的波長。解：解：火箭火箭=6.63=6.631010-34-34/8/810109 9 =8.29 =8.291010-44-44m m 電子電子=6.63=6.631010-34-34/9.11/9.111010-31-31/10/106 6 =7.28 =7.281010-10-10m m原子結構和元素周期表2 2、 電子衍射實驗電子衍射實驗原子結構和元素周期表3 3、測不準原理：微觀粒子不能、測不準原理：微觀粒子不能同時測定其位置和動量。同時測定其位置和動量。 x xphph繞核運動的電子，其位置測定誤差為繞核運動的電子，其位置測定誤差為1010-11-11m,m,則其速度

9、測定誤差為多少？則其速度測定誤差為多少？解：解：v=6.63v=6.631010-34-34/10/10-11-11/9.11/9.111010-31-31 =7.28=7.2810107 7m/sm/s 從結果可以看出，其速度誤差已超過從結果可以看出，其速度誤差已超過其運動速度。其運動速度。原子結構和元素周期表三、核外電子運動狀態(tài)的描述三、核外電子運動狀態(tài)的描述1 1、薛定諤方程、薛定諤方程: :波函數(shù)波函數(shù) n,l,m,msn,l,m,ms(x,y,z,t)(x,y,z,t)主量子數(shù)主量子數(shù)n: 1 2 3 4 n: 1 2 3 4 角量子數(shù)角量子數(shù)l: 0 1 2 3 4 (n-1)l:

10、 0 1 2 3 4 (n-1)磁量子數(shù)磁量子數(shù)m: 0 m: 0 1 1 2 2 3 3 l l原子結構和元素周期表n 主量子數(shù)主量子數(shù)n :n :單電子原子中能量完全由單電子原子中能量完全由它來決定它來決定, ,多電子運動的能量主要由它多電子運動的能量主要由它決定。決定。E=-13.6Z/nE=-13.6Z/n2 2 eV ( eV (單電子原子中單電子原子中) )電子離核的平均距離也由它來決定電子離核的平均距離也由它來決定. .對對同一原子來說，處于同一主量子數(shù)的電同一原子來說，處于同一主量子數(shù)的電子，其離核的平均距離是相同的，其能子，其離核的平均距離是相同的，其能量也比較接近。這一點正

11、好說明核外電量也比較接近。這一點正好說明核外電子是分層排布的。子是分層排布的。 n 1 2 3 4 5 6 7n 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q K L M N O P Q原子結構和元素周期表n 角量數(shù)角量數(shù)l:l:角量子數(shù)確定軌道的形狀角量子數(shù)確定軌道的形狀.l=0.l=0時軌道為球形對稱，時軌道為球形對稱，l=1l=1時軌道為啞鈴時軌道為啞鈴形，形，l=2l=2時軌道為花瓣形。時軌道為花瓣形。多電子原子中同主量子數(shù)一起決定能量多電子原子中同主量子數(shù)一起決定能量l 0 1 2 3 4 5 6l 0 1 2 3 4 5 6 s p d f g h i s p d f g

12、 h i角量子數(shù)角量子數(shù)l l說明了電子在核外排布時同說明了電子在核外排布時同一個電子層的電子能量是不一定相等的，一個電子層的電子能量是不一定相等的，即同一電子層中有電子亞層。盡管同一即同一電子層中有電子亞層。盡管同一電子層離原子核的平均距離相同，但由電子層離原子核的平均距離相同，但由于軌道形狀上的差異，導致該軌道上的于軌道形狀上的差異，導致該軌道上的電子受原子核作用的能力不一樣，電子電子受原子核作用的能力不一樣，電子之間的作用力不一樣，而引起能量上的之間的作用力不一樣，而引起能量上的差異。當然也說明軌道的種類差異。當然也說明軌道的種類. .原子結構和元素周期表n 磁量子數(shù)磁量子數(shù)m :m :

13、磁量子數(shù)磁量子數(shù)m m決定軌道的伸展決定軌道的伸展方向方向在外磁場或電場作用下，也參與決定能在外磁場或電場作用下，也參與決定能量。量。l ml m0 00 01 -11 -1，0 0，1 12 -22 -2，-1-1，0 0，1 1，2 23 -33 -3，-2-2，-1-1，0 0，1 1，2 2，3 34 -44 -4，-3-3，-2-2，-1-1，0 0，1 1，2 2，3 3，4 4原子結構和元素周期表原子軌道不同的取向說明了每一個軌道原子軌道不同的取向說明了每一個軌道是不同的即同一原子不可能有相同的軌是不同的即同一原子不可能有相同的軌道。因方向不同，故外加電場或磁場沿道。因方向不同，

14、故外加電場或磁場沿某一方向靠近時，該方向軌道上的電子某一方向靠近時，該方向軌道上的電子所受作用力一定更加強烈，從而引起能所受作用力一定更加強烈，從而引起能量上的差異。在無外電場磁場作用的情量上的差異。在無外電場磁場作用的情況下，其能量完全由主量子數(shù)和角量子況下，其能量完全由主量子數(shù)和角量子數(shù)決定。主量子數(shù)和角量子數(shù)都相同的數(shù)決定。主量子數(shù)和角量子數(shù)都相同的軌道在能量上完全一樣，這種軌道稱為軌道在能量上完全一樣，這種軌道稱為簡并軌道。當主量子數(shù)、角量子數(shù)和磁簡并軌道。當主量子數(shù)、角量子數(shù)和磁量子數(shù)全確定時，則這個軌道就完全確量子數(shù)全確定時，則這個軌道就完全確定了。其能量，形狀也完全確定了。用定了

15、。其能量，形狀也完全確定了。用n,l,mn,l,m（x,y,zx,y,z）確定軌道，更合適的說）確定軌道，更合適的說法是原子軌函。法是原子軌函。原子結構和元素周期表n 自旋量子數(shù)自旋量子數(shù)m ms s 從薛定厄方程得到的解最從薛定厄方程得到的解最多到軌函，得不到第四個量子數(shù)。但在多到軌函，得不到第四個量子數(shù)。但在強磁場下的原子光譜的精細結構發(fā)現(xiàn)，強磁場下的原子光譜的精細結構發(fā)現(xiàn)，每條譜線都是由靠得很近的兩條譜線組每條譜線都是由靠得很近的兩條譜線組成，這是因為在同一軌道上可以運行兩成，這是因為在同一軌道上可以運行兩個自旋方向相反的電子。引進了第四個個自旋方向相反的電子。引進了第四個量子數(shù)，自旋量

16、子數(shù)量子數(shù)，自旋量子數(shù)m ms s自旋量子數(shù)的取值只能是自旋量子數(shù)的取值只能是，代表自，代表自旋的兩個方向。旋的兩個方向。原子結構和元素周期表n 四個量子數(shù)間關系四個量子數(shù)間關系N l N l |m| M |m| Ms s = = 第第n n電子層有電子層有n n種軌道種軌道第第l l電子亞層有電子亞層有2l+12l+1個軌道個軌道第第n n電子層有電子層有 n n2 2= = 2l+1 2l+1 個軌道個軌道第第n n電子層最多可填充電子層最多可填充n n2 2個電子個電子原子結構和元素周期表2 2、波函數(shù)角度部分、波函數(shù)角度部分n 將三維坐標函數(shù)轉化為球坐標函數(shù)：將三維坐標函數(shù)轉化為球坐標

17、函數(shù)：n,l,mn,l,m（x,y,zx,y,z）=R=Rn,l(n,l(r).Yr).Yl,ml,m(,)(,)s s軌道無方向性軌道無方向性Y Y0 0，0 0(,)(,)p p軌道有方向性，有兩個部分一正一負反軌道有方向性，有兩個部分一正一負反對稱，共三個軌道對稱，共三個軌道Y Y1 1， m m(,)(,)， m=-m=-1,0,11,0,1d d軌道有方向性，有四個部分，兩正兩負軌道有方向性，有四個部分，兩正兩負中心對稱，共五個軌道中心對稱，共五個軌道Y Y2 2，m m(,)(,) ,m=- ,m=-2,-1,0,1,22,-1,0,1,2。原子結構和元素周期表軌道角度分布圖+xy

18、zzx+zx_y+_spxpypz+_xzy+_xz+y+_z+ydxydxzdyzddxy22-z2原子結構和元素周期表n 波函數(shù)的徑向部分波函數(shù)的徑向部分徑向部分是任意角度下，隨離核距離變化徑向部分是任意角度下，隨離核距離變化波函數(shù)值的變化。只有波函數(shù)值的變化。只有1s1s軌道徑向部分在軌道徑向部分在離核越近時值越大，其余離核越近并不是離核越近時值越大，其余離核越近并不是越大，而是在離核某一距離有最大值。越大，而是在離核某一距離有最大值。徑向部分值也有正負之分，正負只是表示徑向部分值也有正負之分，正負只是表示位相的不同，其絕對值才表示其大小。對位相的不同，其絕對值才表示其大小。對任意軌道其

19、徑向部分與任意軌道其徑向部分與r r軸有軸有n-l-1n-l-1個交點。個交點。原子結構和元素周期表波函數(shù)的徑向部分圖原子結構和元素周期表n 幾率密度和電子云電子運動測不準，幾率密度和電子云電子運動測不準，故電子在何處運動無多大意義。幾率故電子在何處運動無多大意義。幾率密度：密度： | |2 2，幾率，幾率：電子波動性只有通過其微粒性的統(tǒng)計電子波動性只有通過其微粒性的統(tǒng)計結果來得到說明結果來得到說明:d=|:d=|2 2ddd=4rd=4r2 2drdr=0 04r4r2 2|2 2dr=1dr=1電子云的角度分布徑向部分電子云的角度分布徑向部分 在方向上在方向上, ,電子云的角度分布圖與波函

20、數(shù)的角度電子云的角度分布圖與波函數(shù)的角度分布圖一致；但它們有重大差別，電分布圖一致；但它們有重大差別，電子云值總是正值，而波函數(shù)有波峰波子云值總是正值，而波函數(shù)有波峰波谷之分，波函數(shù)圖形相對較胖，而電谷之分，波函數(shù)圖形相對較胖，而電子云較細巧。子云較細巧。原子結構和元素周期表電子云的角度分布電子云的角度分布xyzzxzxyspxpypzxzyxzyzydxydxzdyzddxy22-z2_原子結構和元素周期表與波函數(shù)徑向分布圖比較，電子云出現(xiàn)與波函數(shù)徑向分布圖比較，電子云出現(xiàn)n-ln-l個峰，全是正值，而波函數(shù)有正有負。離個峰，全是正值，而波函數(shù)有正有負。離核越近電子云值并不值越大。核越近電子

21、云值并不值越大。電子云徑向部分反映電子在離核某處的球電子云徑向部分反映電子在離核某處的球面薄殼層內(nèi)出現(xiàn)的可能性。面薄殼層內(nèi)出現(xiàn)的可能性。n 電子云總體分布圖和電子云界面圖電子云總體分布圖和電子云界面圖 電子云圖應是角度部分和徑向部分的總合。電子云圖應是角度部分和徑向部分的總合。電子云界面圖是將電子云密度相等的等密電子云界面圖是將電子云密度相等的等密度面畫出，且包含其度面畫出，且包含其95%95%的電子云圖。的電子云圖。原子結構和元素周期表n 電子運動狀態(tài)小結電子運動狀態(tài)小結 經(jīng)典力學中，能量、經(jīng)典力學中，能量、角動量是連續(xù)變化的，而在微觀世界則是角動量是連續(xù)變化的，而在微觀世界則是不連續(xù)的，電

22、子運動用四個量子數(shù)來描述，不連續(xù)的，電子運動用四個量子數(shù)來描述，其能量由兩個量子數(shù)來描述。其能量由兩個量子數(shù)來描述。以典力學中，質點的運動狀態(tài)可以同時測以典力學中，質點的運動狀態(tài)可以同時測定其位置和動量，而在微觀世界，則因具定其位置和動量，而在微觀世界，則因具有波動性十分顯著而有性測不準關系，故有波動性十分顯著而有性測不準關系，故只有用波函數(shù)來描述，用統(tǒng)計法得出其運只有用波函數(shù)來描述，用統(tǒng)計法得出其運動規(guī)律，故用電子云來形象描述。動規(guī)律，故用電子云來形象描述。波函數(shù)被形象地叫為原子軌道，它與宏觀波函數(shù)被形象地叫為原子軌道，它與宏觀的軌道有很大差別，宏觀軌道是指運動軌的軌道有很大差別，宏觀軌道是

23、指運動軌跡，而波函數(shù)則是指一個伸宿性很大的區(qū)跡，而波函數(shù)則是指一個伸宿性很大的區(qū)域；而電子云則是電子在某區(qū)域出現(xiàn)的可域；而電子云則是電子在某區(qū)域出現(xiàn)的可能性。能性。原子結構和元素周期表第三節(jié)第三節(jié) 原子核外電子排布原子核外電子排布和元素周期律和元素周期律原子結構和元素周期表一、多電子原子的能級一、多電子原子的能級n 單電子原子來說，核外電子只受原子核的單電子原子來說，核外電子只受原子核的吸引，無其它電子的排斥，其能量只與主吸引，無其它電子的排斥，其能量只與主量子數(shù)有關：量子數(shù)有關： E=-2.179E=-2.1791010-18-18Z Z2 2/n/n2 2n 多電子原子來說，還要受其它電子

24、的排斥，多電子原子來說，還要受其它電子的排斥，故受核作用要相對減小，也即抵消部分核故受核作用要相對減小，也即抵消部分核電荷，我們稱這種作用為屏蔽電荷，我們稱這種作用為屏蔽:Z:Z* *=Z-, =Z-, E=-2.179 E=-2.1791010-18-18（Z-Z-）2 2/n/n2 2, , =-2.179=-2.1791010-18-18Z Z* *2 2/n/n2 2原子結構和元素周期表n SlaterSlater規(guī)則規(guī)則 一套估算一套估算屏蔽常數(shù)的方法：屏蔽常數(shù)的方法： 先將電子按內(nèi)外次序分組：先將電子按內(nèi)外次序分組：n ns,s,n np p一組一組n nd d一組一組n nf f

25、一組如：一組如：1s;2s,2p;3s3p;3d;4s,4p;4d;4f;5s,5p;5d;5f1s;2s,2p;3s3p;3d;4s,4p;4d;4f;5s,5p;5d;5f。 外組電子對內(nèi)組電子的屏蔽作用外組電子對內(nèi)組電子的屏蔽作用 =0=0 同一組，同一組， =0.35(=0.35(但但1s1s， =0.3)=0.3) 對對n ns,s,n np p，( (n n-1)-1)組的組的 =0.85=0.85；更內(nèi)的各組；更內(nèi)的各組 =1=1 對對n nd d、n nf f的內(nèi)組電子的內(nèi)組電子 =1=1注：注： 該方法用于該方法用于n n為為4 4的軌道準確性較好，的軌道準確性較好，n n大

26、于大于4 4后后較差。較差。 主量子數(shù)越大，其離核平均距離越遠，故能量主量子數(shù)越大，其離核平均距離越遠，故能量越高。越高。 主量子數(shù)一樣的時候，角量子數(shù)越大能量越高。主量子數(shù)一樣的時候，角量子數(shù)越大能量越高。從電子云的徑向部分可以看出，其在核附近出從電子云的徑向部分可以看出，其在核附近出現(xiàn)的可能性越小，故能量越高。現(xiàn)的可能性越小，故能量越高。 原子結構和元素周期表 n SlaterSlater規(guī)則舉例規(guī)則舉例 CaCa的最后兩個電子應排在何處？的最后兩個電子應排在何處？Ca 1sCa 1s2 22s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3dx x4s4sy yx=0,y=2x

27、=0,y=21 1=10+8=10+80.85+0.35=17.150.85+0.35=17.15E E1 1=-2=-213.613.6(20-17.15)(20-17.15)2 2/4/42 2=-13.808eV=-13.808eVx=1,y=1x=1,y=123d23d=18.00=18.0024s24s=10+9=10+90.85=17.650.85=17.65E E2 2=-13.6=-13.6(20-18)(20-18)2 2/9+(20-17.65)/9+(20-17.65)2 2/14)/14) = -6.044-4.694 = -10.738eV = -6.044-4.69

28、4 = -10.738eVx=2,y=0 x=2,y=03 3=18+0.35=18.35=18+0.35=18.35E E3 3=-2=-213.613.6(20-18.35)(20-18.35)2 2/9=-8.228eV/9=-8.228eVE E1 1EE2 2EE3 3Ca的兩個電子應排在的兩個電子應排在4S上。上。原子結構和元素周期表n 屏蔽效應屏蔽效應 屏蔽效應是指電子對其它電子的排斥，屏蔽效應是指電子對其它電子的排斥，減弱了原子核對其它電子的吸引力而導致能量減弱了原子核對其它電子的吸引力而導致能量升高的現(xiàn)象。內(nèi)層電子的屏蔽能力強于外層電升高的現(xiàn)象。內(nèi)層電子的屏蔽能力強于外層電子

29、；若為同層電子則子；若為同層電子則s s電子強于電子強于p p電子電子, ,p p電子強電子強于于d d，d d強強于于f f。n 鉆穿效應鉆穿效應 鉆鉆穿效應是指外層電子躲避內(nèi)層電子穿效應是指外層電子躲避內(nèi)層電子屏蔽的現(xiàn)象。從電子云徑向分布圖可以看出，屏蔽的現(xiàn)象。從電子云徑向分布圖可以看出，一些主量子數(shù)高的電子在核附近仍有小峰，故一些主量子數(shù)高的電子在核附近仍有小峰，故能量降低。角量子數(shù)大小決定鉆穿能力，角量能量降低。角量子數(shù)大小決定鉆穿能力，角量子數(shù)越小鉆穿能力越強。與主量子數(shù)無關。子數(shù)越小鉆穿能力越強。與主量子數(shù)無關。n 屏蔽效應和鉆穿效應的結果使核外電子排布時屏蔽效應和鉆穿效應的結果使

30、核外電子排布時發(fā)生能級交錯現(xiàn)象：發(fā)生能級交錯現(xiàn)象：E EnsnsEE(n-1)d(n-1)d，E EnsnsEE(n-2)f(n-2)f原子結構和元素周期表原子結構和元素周期表二、原子軌道填充順序能級組原子軌道填充順序能級組 n 能量相近的軌道組組成能級組，它相當于周期表能量相近的軌道組組成能級組，它相當于周期表中的一個周期。中的一個周期。n 任意一能級組，其軌道為：任意一能級組，其軌道為： ns,(n-3)g,(n-2)f,(n-1)d,npns,(n-3)g,(n-2)f,(n-1)d,npn 當當n2n2時出現(xiàn)時出現(xiàn)npnp軌道軌道 當當n4n4時出現(xiàn)時出現(xiàn)ndnd軌道軌道 當當n6n6

31、時出現(xiàn)時出現(xiàn)nfnf軌道軌道 當當n8n8時出現(xiàn)時出現(xiàn)ngng軌道。軌道。n 每一個能級組都有是以每一個能級組都有是以nsns開始，以開始，以npnp結束。結束。n 最外層最多最外層最多8 8個電子，次外層最多個電子，次外層最多1818個電子，次個電子，次次外層最多次外層最多3232個電子。個電子。1 1s s2 2s s2 2p p3 3s s3 3p p3 3d d4 4s s4 4p p4 4d d4 4f f5 5s s5 5p p5 5d d5 5f f5 5g g6 6s s6 6p p6 6d d7 7s s構造原理原子結構和元素周期表n 核外電子排布三原則核外電子排布三原則能量

32、最低原理：電子優(yōu)先占用能量最低能量最低原理：電子優(yōu)先占用能量最低的軌道，填滿低能量軌道后，再填其余的軌道，填滿低能量軌道后，再填其余能量最低的軌道。能量最低的軌道。保里不相容原理：在同一個原子內(nèi)不可保里不相容原理：在同一個原子內(nèi)不可能出現(xiàn)四個量子數(shù)完全一樣的電子?；蚰艹霈F(xiàn)四個量子數(shù)完全一樣的電子?；蚓湓捳f，每個軌道最多只能填兩個電子句話說，每個軌道最多只能填兩個電子而且自旋方向必須相反。而且自旋方向必須相反。洪特規(guī)則：電子在能量相同的簡并軌道洪特規(guī)則：電子在能量相同的簡并軌道上填充時，盡量分占不同的軌道，且自上填充時，盡量分占不同的軌道，且自旋方向相同。此狀態(tài)能量很低，有時甚旋方向相同。此狀態(tài)

33、能量很低，有時甚至舍低能量軌道而就洪特規(guī)則。至舍低能量軌道而就洪特規(guī)則。原子結構和元素周期表三、原子結構和元素周期系的關系三、原子結構和元素周期系的關系n 元素周期律元素周期律 元素的性質隨著核電荷的遞增而元素的性質隨著核電荷的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。造成元素周期律的原因呈周期性變化的規(guī)律。造成元素周期律的原因在于其核外電子的周期性變化，即總是從在于其核外電子的周期性變化，即總是從nsns開開始過渡到始過渡到npnp結束，電子排布的周期性導致了元結束，電子排布的周期性導致了元素性質的周期性。素性質的周期性。n 每個能級組就相當于一個周期。每周期的元素每個能級組就相當于一個周期。每周期的元素數(shù)

34、目就等于該能級組軌道所能容納的最大電子數(shù)目就等于該能級組軌道所能容納的最大電子數(shù)。數(shù)。n 中性原子的最外層電子的主量子數(shù)就是該元素中性原子的最外層電子的主量子數(shù)就是該元素所在的周期。所在的周期。n 主族主族= =最外層電子數(shù)總和最外層電子數(shù)總和(ns+np)(ns+np) 副族由副族由nsns和和(n-1)d(n-1)d電子的總和來決定：電子的總和來決定： 總和總和8,10,10,電子總和電子總和-10=-10=副族族副族族 總和總和=8-10=8-10，第，第族族n 區(qū)的劃分：電子填充時最后一個電子所填充的區(qū)的劃分：電子填充時最后一個電子所填充的軌道即為該區(qū)。軌道即為該區(qū)。s p d fs

35、p d f區(qū)區(qū)原子結構和元素周期表第四節(jié)第四節(jié) 元素的電離勢、電負性和原子結構元素的電離勢、電負性和原子結構n 電離勢電離勢 氣態(tài)原子電子從基態(tài)躍遷為自由電子所氣態(tài)原子電子從基態(tài)躍遷為自由電子所吸收的能量為電離勢。吸收的能量為電離勢。 A A(g)(g)AA+ +(g)(g)+e +e E=IE=I1 1 A A+ +（g g）A A2+2+(g)(g)+e I+e I2 2 A A2+2+（g g）A A3+3+(g)(g)+e I+e I3 3n 對 同 一 原 子 ， 其 電 離 勢 大 小 依 次 是 ：對 同 一 原 子 ， 其 電 離 勢 大 小 依 次 是 ：I I1 1II2

36、2II3 3 2.0；s區(qū)金屬電負性大多小于區(qū)金屬電負性大多小于1.2；而；而d-,ds-和和p-區(qū)金屬的電區(qū)金屬的電負性在負性在1.7左右。左右。1934年馬利肯年馬利肯(R.S.Mulliken 1896-1986)建議把元素建議把元素的第一電離能和電子親和能的平均值的第一電離能和電子親和能的平均值(I1+E)/eV=c作為電負性的標度。盡管由于電子親和能數(shù)值不齊全，作為電負性的標度。盡管由于電子親和能數(shù)值不齊全，馬利肯電負性數(shù)值不多，但馬利肯電負性馬利肯電負性數(shù)值不多，但馬利肯電負性(Mc)與泡林與泡林電負性電負性(Pc)呈現(xiàn)很好的線性關系呈現(xiàn)很好的線性關系Pc=(0.336Mc-0.2

37、07),可見馬利肯對電負性的思考對理解電負性跟電離能與可見馬利肯對電負性的思考對理解電負性跟電離能與電子親和能的關系以及電負性的物理意義很有幫助。電子親和能的關系以及電負性的物理意義很有幫助。原子結構和元素周期表元元 素素 周周 期期 性性19571957年阿萊（年阿萊（A.L.AllredA.L.Allred）和羅周）和羅周(E.Rochow)(E.Rochow)又從又從另一個角度建立了一套電負性的新標度：另一個角度建立了一套電負性的新標度：c c=(0.359=(0.359Z Z* */ /r r2 2)+0.744,)+0.744,其中其中Z Z* *為原子核有效電荷，為原子核有效電荷，

38、r r為原子半徑。為原子半徑。阿萊阿萊- -羅周電負性與泡林電負性也吻合得很好，羅周電負性與泡林電負性也吻合得很好，而且，還可以求得不同價態(tài)的原子的電負性，如而且，還可以求得不同價態(tài)的原子的電負性，如FeFe2+2+:1.8, Fe:1.8, Fe3+3+:1.9,Cu:1.9,Cu+ +:1.9,Cu:1.9,Cu2+2+:2.0:2.0等，又一次加等，又一次加深了對電負性的理解。深了對電負性的理解。考慮到電負性的應用主要是定性地判斷化學鍵的考慮到電負性的應用主要是定性地判斷化學鍵的性質，我們?nèi)匀〗?jīng)典的、盡管較粗略但數(shù)據(jù)卻相對好性質，我們?nèi)匀〗?jīng)典的、盡管較粗略但數(shù)據(jù)卻相對好記憶的泡林標度。記

39、憶的泡林標度。分子的許多性質可以通過泡林電負性進行理論估分子的許多性質可以通過泡林電負性進行理論估算算, ,例如例如, ,用電負性可以估算共價鍵的離子性百分數(shù)等。用電負性可以估算共價鍵的離子性百分數(shù)等。原子結構和元素周期表元元 素素 周周 期期 性性五、氧化態(tài)五、氧化態(tài)1 1、正氧化態(tài)、正氧化態(tài)絕大多數(shù)元素的最高正氧化態(tài)等于它所在族的序絕大多數(shù)元素的最高正氧化態(tài)等于它所在族的序數(shù)。但氧通常為數(shù)。但氧通常為-1和和-價價,氟沒有正氧化態(tài)，氟沒有正氧化態(tài)，IB族銅族銅銀金的最高氧化態(tài)則全超過銀金的最高氧化態(tài)則全超過+1，已知的最高價分別為，已知的最高價分別為+4，+3和和+5。80年代出現(xiàn)的釔鋇銅

40、氧高臨界溫度超導體中年代出現(xiàn)的釔鋇銅氧高臨界溫度超導體中,銅呈銅呈+2和和+3兩種氧化態(tài)。兩種氧化態(tài)。AgO中的銀呈中的銀呈+1和和+3兩種氧化態(tài)。兩種氧化態(tài)。非金屬表現(xiàn)正氧化態(tài)形成真正意義的正離子存在非金屬表現(xiàn)正氧化態(tài)形成真正意義的正離子存在的壽命極短，大多數(shù)場合它們表現(xiàn)的正氧化態(tài)只是將的壽命極短，大多數(shù)場合它們表現(xiàn)的正氧化態(tài)只是將共價鍵里的電子對偏離到另一元素原子一方。稀有氣共價鍵里的電子對偏離到另一元素原子一方。稀有氣體中的氙可以形成如體中的氙可以形成如XeO4這樣的化合物，其中氙的氧這樣的化合物，其中氙的氧化態(tài)是化態(tài)是+8。原子結構和元素周期表元元 素素 周周 期期 性性2、負氧化態(tài)、

41、負氧化態(tài)非金屬元素普遍可呈現(xiàn)負氧化態(tài)。它們的最低非金屬元素普遍可呈現(xiàn)負氧化態(tài)。它們的最低負氧化態(tài)等于族序數(shù)減負氧化態(tài)等于族序數(shù)減8。過去認為金屬不可能呈現(xiàn)負氧化態(tài)，但在金屬過去認為金屬不可能呈現(xiàn)負氧化態(tài)，但在金屬羰基化合物的衍生物中，負氧化態(tài)金屬不是個別的羰基化合物的衍生物中，負氧化態(tài)金屬不是個別的例子，例如，我們可認為在例子，例如，我們可認為在Mn2(CO)10中錳的氧化中錳的氧化態(tài)為零態(tài)為零(其中其中CO可看成電中性分子可看成電中性分子)，則在羰基化合，則在羰基化合物衍生物物衍生物 Mn(CO)5中，可認為錳呈中，可認為錳呈1氧化態(tài)。氧化態(tài)。更驚人的是，在更驚人的是，在1974年有一個叫年

42、有一個叫Dye的美國人的美國人合成了一種晶體，并令人確信無疑地證實其中半數(shù)合成了一種晶體，并令人確信無疑地證實其中半數(shù)鈉原子呈鈉原子呈1氧化態(tài)，且是切切實實的互相獨立的氧化態(tài)，且是切切實實的互相獨立的Na離子離子(該化合物中另一半鈉原子則逐個地被封閉該化合物中另一半鈉原子則逐個地被封閉在一種叫做穴醚的籠狀分子中，為在一種叫做穴醚的籠狀分子中，為Na+離子離子)。原子結構和元素周期表元素符號的首創(chuàng)者元素符號的首創(chuàng)者貝采里烏斯還創(chuàng)造性地發(fā)展了一套表達物質化貝采里烏斯還創(chuàng)造性地發(fā)展了一套表達物質化學組成和反應的符號體系，他用拉丁字母表達學組成和反應的符號體系，他用拉丁字母表達元素符號元素符號,一直沿

43、用至今。一直沿用至今。原子結構和元素周期表貝采里烏斯原子量貝采里烏斯原子量(1818和和1826)元元素素道爾頓原子道爾頓原子量量（1810）貝采里烏斯原子貝采里烏斯原子量（量（1818）貝采里烏斯原貝采里烏斯原子量（子量（1826）現(xiàn)今相對原子質現(xiàn)今相對原子質量（量（1997）O71616.02615.9994Cl35.4135.47035.4527F18.73418.9984032N514.18614.00674S13.032.232.23932.066P962.731.43630.973761C5.412.512.2512.0107H10.9911.00794As42150.5275.3

44、2974.92160Pt 100194.4194.753195.078原子結構和元素周期表1859年，德國海德堡大學的基爾霍夫年，德國海德堡大學的基爾霍夫和和本生發(fā)本生發(fā)明了光譜儀，奠定了光譜學的基礎明了光譜儀，奠定了光譜學的基礎,使光譜使光譜分析成為認識物質和鑒定元素的重要手段。分析成為認識物質和鑒定元素的重要手段。光譜儀發(fā)明者光譜儀發(fā)明者原子結構和元素周期表光譜儀光譜儀光譜儀可以測量物質發(fā)射或吸收的光的波光譜儀可以測量物質發(fā)射或吸收的光的波長，拍攝各種光譜圖。光譜圖就像長，拍攝各種光譜圖。光譜圖就像“指紋指紋”辨辨人一樣，可以辨別形成光譜的元素。人們用光人一樣，可以辨別形成光譜的元素。人們

45、用光譜分析發(fā)現(xiàn)了許多元素譜分析發(fā)現(xiàn)了許多元素,如銫、銣、氦、鎵、銦如銫、銣、氦、鎵、銦等十幾種。等十幾種。原子結構和元素周期表（從上到下）氫、氦、鋰、鈉、鋇、汞、氖的發(fā)射光譜（從上到下）氫、氦、鋰、鈉、鋇、汞、氖的發(fā)射光譜直到本世紀初，人們只知道物質在高溫或電激勵下會直到本世紀初，人們只知道物質在高溫或電激勵下會發(fā)光，卻不知道發(fā)光機理；人們知道每種元素有特定發(fā)光，卻不知道發(fā)光機理；人們知道每種元素有特定的光譜，卻不知道為什么不同元素有不同光譜。的光譜，卻不知道為什么不同元素有不同光譜。原子光譜原子光譜 原子結構和元素周期表氫原子光譜氫原子光譜氫光譜是所有元素的光譜中最簡單的光譜。在氫光譜是所有

46、元素的光譜中最簡單的光譜。在可見光區(qū)，它的光譜只由幾根分立的線狀譜線組成可見光區(qū)，它的光譜只由幾根分立的線狀譜線組成,其波長和代號如下所示：其波長和代號如下所示： 譜線譜線 H H H H H 編號編號(n) 波長波長/nm 656.279 486.133 434.048 410.175 397.009 不難發(fā)現(xiàn)，從紅到紫不難發(fā)現(xiàn)，從紅到紫,譜線的波長間隔越來越小。譜線的波長間隔越來越小。5的譜線密得用肉眼幾乎難以區(qū)分。的譜線密得用肉眼幾乎難以區(qū)分。1883年，瑞士年，瑞士的巴爾麥（的巴爾麥（J.J.Balmer 1825-1898）發(fā)現(xiàn)，譜線波長）發(fā)現(xiàn)，譜線波長()與編號與編號(n)之間存在

47、如下經(jīng)驗方程：之間存在如下經(jīng)驗方程：3646 00422.nn原子結構和元素周期表后來，里德堡后來，里德堡(J.R.Rydberg 1854-1919)把巴爾麥的經(jīng)驗方程改寫把巴爾麥的經(jīng)驗方程改寫成如下的形式：成如下的形式：22121ncRc上式中的常數(shù)上式中的常數(shù) 后人稱為里德堡常數(shù)，其數(shù)值后人稱為里德堡常數(shù)，其數(shù)值為為1.09677107m-1。氫的紅外光譜和紫外光譜的譜線也符合里德堡氫的紅外光譜和紫外光譜的譜線也符合里德堡方程，只需將方程，只需將1/22改為改為1/n12,n1=1,2,3,4;而把后一個而把后一個n改寫成改寫成n2=n1+1,n1+2,即可。當即可。當1=2時時,所得到

48、的是所得到的是可見光譜的譜線可見光譜的譜線,稱為巴爾麥系稱為巴爾麥系,當當n1=3,得到氫的紅外得到氫的紅外光譜光譜,稱為帕遜系稱為帕遜系,當當n1=1,得到的是氫的紫外光譜得到的是氫的紫外光譜,稱稱為來曼系。為來曼系。原子結構和元素周期表巴爾麥的經(jīng)驗方程引發(fā)了一股研究各種元素巴爾麥的經(jīng)驗方程引發(fā)了一股研究各種元素的光譜的熱潮，但人們發(fā)現(xiàn)，只有氫光譜的光譜的熱潮，但人們發(fā)現(xiàn)，只有氫光譜(以及類以及類氫原子光譜氫原子光譜)有這種簡單的數(shù)學關系。有這種簡單的數(shù)學關系。類氫原子是指類氫原子是指He+、Li2+等原子核外只有一個等原子核外只有一個電子的離子。電子的離子。里德堡把巴爾麥的方程作了改寫大大

49、促進了里德堡把巴爾麥的方程作了改寫大大促進了揭示隱藏在這一規(guī)律后面的本質揭示隱藏在這一規(guī)律后面的本質,這是科學史上形這是科學史上形式與內(nèi)容的關系的一個典型例子。尋找表達客觀式與內(nèi)容的關系的一個典型例子。尋找表達客觀規(guī)律的恰當形式是一種重要的科學思維方法。規(guī)律的恰當形式是一種重要的科學思維方法。原子結構和元素周期表原子結構和元素周期表玻爾理論玻爾理論1913年年,年輕的丹麥物理學家玻爾在總結當時最年輕的丹麥物理學家玻爾在總結當時最新的物理學發(fā)現(xiàn)（普朗克黑體輻射和量子概念、愛新的物理學發(fā)現(xiàn)（普朗克黑體輻射和量子概念、愛因斯坦光子論、盧瑟福原子帶核模型等）的基礎上因斯坦光子論、盧瑟福原子帶核模型等）

50、的基礎上建立了氫原子核外電子運動模型建立了氫原子核外電子運動模型,解釋了氫原子光解釋了氫原子光譜，后人稱為玻爾理論。玻爾理論的要點如下：譜，后人稱為玻爾理論。玻爾理論的要點如下：1、行星模型、行星模型假定氫原子核外電子是處在一定的線性軌道上繞假定氫原子核外電子是處在一定的線性軌道上繞核運行的，正如太陽系的行星繞太陽運行一樣。核運行的，正如太陽系的行星繞太陽運行一樣。這是一種這是一種“類比類比”的科學思維方法。因此，玻爾的科學思維方法。因此，玻爾的氫原子模型形象地稱為行星模型。后來的新量子的氫原子模型形象地稱為行星模型。后來的新量子論根據(jù)新的實驗基礎完全拋棄了玻爾行星模型的論根據(jù)新的實驗基礎完全

51、拋棄了玻爾行星模型的“外殼外殼”，而玻爾行星模型的合理，而玻爾行星模型的合理“內(nèi)核內(nèi)核”卻被保卻被保留了，并被賦予新的內(nèi)容。留了，并被賦予新的內(nèi)容。原子結構和元素周期表2、定態(tài)假設、定態(tài)假設定態(tài)定態(tài) 假定氫原子的核外電子在軌道上運行時具假定氫原子的核外電子在軌道上運行時具有一定的、不變的能量有一定的、不變的能量,不會釋放能量狀態(tài)。不會釋放能量狀態(tài)。基態(tài)基態(tài) 能量最低的定態(tài)能量最低的定態(tài)。 激發(fā)態(tài)能量高于基態(tài)的定態(tài)。激發(fā)態(tài)能量高于基態(tài)的定態(tài)。據(jù)經(jīng)典力學，電子在原子核的正電場里運行，據(jù)經(jīng)典力學，電子在原子核的正電場里運行，應不斷地釋放能量，最后掉入原子核。如果這樣，應不斷地釋放能量，最后掉入原子核

52、。如果這樣，原子就會毀滅，客觀世界就不復存在。原子就會毀滅，客觀世界就不復存在。因此，定態(tài)假設為解釋原子能夠穩(wěn)定存在所必因此，定態(tài)假設為解釋原子能夠穩(wěn)定存在所必需。玻爾從核外電子的能量的角度提出的定態(tài)、基需。玻爾從核外電子的能量的角度提出的定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念至今仍然是說明核外電子運動狀態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念至今仍然是說明核外電子運動狀態(tài)的基礎。態(tài)的基礎。原子結構和元素周期表3、量子化條件、量子化條件玻爾假定，氫原子核外電子的軌道不是連續(xù)的，玻爾假定，氫原子核外電子的軌道不是連續(xù)的，而是分立的，在軌道上運行的電子具有一定的角動而是分立的，在軌道上運行的電子具有一定的角動量（量（L=mvr，其中其

53、中m電子質量電子質量，v電子線速度電子線速度，r電電子線性軌道的半徑），只能按下式取值：子線性軌道的半徑），只能按下式取值：Lnhn21 2 3 4 5, , , , ,這一要點稱為量子化條件。這是玻爾為了解這一要點稱為量子化條件。這是玻爾為了解釋氫原子光譜提出它的模型所作的突破性假設。釋氫原子光譜提出它的模型所作的突破性假設。如果氫原子核外電子不具有這樣的量子化條如果氫原子核外電子不具有這樣的量子化條件，就不可能有一定的能量。量子化條件是違背件，就不可能有一定的能量。量子化條件是違背經(jīng)典力學的，是他受到普朗克量子論和愛因斯坦經(jīng)典力學的，是他受到普朗克量子論和愛因斯坦光子論的啟發(fā)提出來的。上式

54、中的光子論的啟發(fā)提出來的。上式中的正整數(shù)正整數(shù)n n稱為量稱為量子數(shù)。子數(shù)。原子結構和元素周期表4、躍遷規(guī)則、躍遷規(guī)則躍遷規(guī)則躍遷規(guī)則 電子吸收光子就會躍遷到能量較高的激電子吸收光子就會躍遷到能量較高的激發(fā)態(tài)，反過來，激發(fā)態(tài)的電子會放出光子，返回基態(tài)發(fā)態(tài)，反過來，激發(fā)態(tài)的電子會放出光子，返回基態(tài)或能量較低的激發(fā)態(tài)；光子的能量為躍遷前后兩個能或能量較低的激發(fā)態(tài)；光子的能量為躍遷前后兩個能級的能量之差?？梢杂孟率絹碛嬎闳我荒芗壍哪芰考凹壍哪芰恐??？梢杂孟率絹碛嬎闳我荒芗壍哪芰考皬囊粋€能級躍遷到另一個能級時放出光子的能量：從一個能級躍遷到另一個能級時放出光子的能量：J101792218n.ED22

55、211811101792nn.E原子結構和元素周期表當當n=1時能量最低，此時能量為時能量最低，此時能量為2.17910-18J,此時對應的半徑為此時對應的半徑為52.9pm,稱為玻爾半徑。稱為玻爾半徑。能過理論計算得到的波長與實驗值驚人的吻合，能過理論計算得到的波長與實驗值驚人的吻合，誤差小于千分之一。因此，玻爾理論曾風行一時。誤差小于千分之一。因此，玻爾理論曾風行一時。由公式：由公式：D22211811101792nn.E及及D DE=E2-E1=h 22211811101792nnh.2221341811106.626102.179nn2221151110289. 3nn原子結構和元素周

56、期表例：求激發(fā)態(tài)氫原子的電子從例：求激發(fā)態(tài)氫原子的電子從n=4能級躍遷到能級躍遷到n=2能級時所發(fā)射的輻射能的頻率、波長及能量？能級時所發(fā)射的輻射能的頻率、波長及能量？解：由解：由2221151110289. 3nn2215412110289. 3114s10167. 6486.1nm106.16710102.9979c1498(J)104.086106.167106.6262-191434hE原子結構和元素周期表行星軌道和行星模型是玻爾未徹底拋棄經(jīng)典行星軌道和行星模型是玻爾未徹底拋棄經(jīng)典物理學的必然結果，用玻爾的方法計算比氫原子稍物理學的必然結果，用玻爾的方法計算比氫原子稍復雜的氦原子的光譜

57、便有非常大的誤差。復雜的氦原子的光譜便有非常大的誤差。新量子力學證明了電子在核外的所謂新量子力學證明了電子在核外的所謂“行星軌行星軌道道”是根本不存在的。玻爾理論合理的是：核外電是根本不存在的。玻爾理論合理的是：核外電子處于定態(tài)時有確定的能量；原子光譜源自核外電子處于定態(tài)時有確定的能量；原子光譜源自核外電子的能量變化。這一真理為后來的量子力學所繼承。子的能量變化。這一真理為后來的量子力學所繼承。玻爾理論的基本科學思想方法是，承認原子體玻爾理論的基本科學思想方法是，承認原子體系能夠穩(wěn)定而長期存在的客觀事實，大膽地假定光系能夠穩(wěn)定而長期存在的客觀事實，大膽地假定光譜的來源是核外電子的能量變化，用類

58、比的科學方譜的來源是核外電子的能量變化，用類比的科學方法，形成核外電子的行星模型，提出量子化條件和法，形成核外電子的行星模型，提出量子化條件和躍遷規(guī)則等革命性的概念。躍遷規(guī)則等革命性的概念。原子結構和元素周期表盡管玻爾理論已被新量子論所代替，盡管玻爾理論已被新量子論所代替，玻爾的科學思想?yún)s永遠值得我們學習，而玻爾的科學思想?yún)s永遠值得我們學習，而且，玻爾理論中的核心概念且，玻爾理論中的核心概念定態(tài)、激定態(tài)、激發(fā)態(tài)、躍遷、能級等并沒有被完全拋棄，發(fā)態(tài)、躍遷、能級等并沒有被完全拋棄，而被新量子力學繼承發(fā)展，甚至而被新量子力學繼承發(fā)展，甚至“軌道軌道”的概念，量子力學賦予了新的內(nèi)涵。的概念，量子力學賦

59、予了新的內(nèi)涵。玻爾及早把握了最新的科學成就信息玻爾及早把握了最新的科學成就信息是他獲得成功的基本條件。單單這一點也是他獲得成功的基本條件。單單這一點也值得我們學習值得我們學習努力把握科技發(fā)展的最努力把握科技發(fā)展的最新成就新成就而這恰恰是許多人欠缺的。而這恰恰是許多人欠缺的。原子結構和元素周期表波粒二象性波粒二象性光子光子 光的粒子。光的粒子。光的強度光的強度 粒子學說的密度粒子學說的密度 和光子的能量和光子的能量 ( =h ，其中其中 是光的頻率是光的頻率)的乘積：光的強度：的乘積：光的強度：I= h 波動學說光的強度波動學說光的強度I和光的電磁波的振幅和光的電磁波的振幅 的平方成正比：光的強

60、度：的平方成正比：光的強度：I= 2/4 后來，物理學家們把光的粒子說和光的波動說統(tǒng)后來，物理學家們把光的粒子說和光的波動說統(tǒng)一起來，提出光的波粒二象性，認為光兼具粒子性一起來，提出光的波粒二象性，認為光兼具粒子性和波動性兩重性。因此有：和波動性兩重性。因此有：光的強度：光的強度：I= h = 2/4 原子結構和元素周期表上式等號的成立意味著：上式等號的成立意味著：I= h = 2/4 (1)在光的頻率在光的頻率 一定時，光子的密度一定時，光子的密度( )與光的與光的振幅的平方振幅的平方(Y Y2 2) )成正比：成正比： Y Y2 2這就是說，光的強度大，則光子的密度大，光這就是說，光的強度