原子结构怎么学

每次学到这里的时候,估计各位少侠都是懵懵或是萌萌的状态。怎么讲,原子结构的发展也才一百多年,但是认识到原子的结构的认识,就给我们带来了原子能的利用。

书上看不懂的,默默告诉自己,看不懂的,就是冥冥中告诉你 ,那是不重要的。那么重要的是什么?我们理一个逻辑关系。

先是从氢原子光谱说起,为啥是线状光谱?

1. 氢原子光谱和玻尔假设

这里的4条线状光谱,仅仅是可见区的4条。

发光的原因,是由于电子从高能量到低能量,释放光能。线状光谱,说明,电子运动是在有固定的能量的轨道上运动的。并且轨道的能量是量子化的(不连续的)。

并且光的频率有一定的规律。当n取值3,4,5,6可以分别计算出谱线的频率。

年轻的玻尔(提出玻尔假设时只有28岁,37岁获得诺贝尔物理学奖。我严重怀疑玻尔提出的假设,和他是丹麦足球运动员有关。把足球放在球场中心,一圈圈的,像不像原子轨道?)

玻尔提出了三点假设:

为什么能量为负值?在无穷远处,电子的能量为0 (电子脱离原子核的吸引,电子的能能量为0)。其他比无穷远处更近的能量轨道,能量小于零,是负值。越靠近原子核,能量越低。离核越远,能量越高。无穷远处,电子脱离了原子核的吸引,能量为0.

基态时能量最低。

正是因为原子轨道的能量不是连续的,而光的频率又是与能级差有关的,所以得到的光谱是线状光谱,而不是连续光谱。

玻尔理论(波尔假设)很成功的解释了原子的各个能级和氢原子光谱产生的原因。

电子处于激发态,能量高,从激发态(n=2,3,4,5,6,7)回到更低能级时,能量差就以光的形式辐射出。这也就解释了为什么氢原子光谱是线状光谱。

Balmer系,就是激发态回到第二层轨道时放出的光辐射的谱线。只不过可见光区只有4条。

Ryderberg提出了所有谱线的一个经验公式:

这个公式可以计算所有轨道之间的能级差,也可以计算所有谱线的频率。非常有趣的是,这个Rydberg常数实际上就是氢原子电离能的大小。

原子轨道无穷远处,就可以看成电子失去,变成了离子,此时电子失去(无穷远处),不再受核吸引,电子能量为0。所以可以将Rydberg公式进行变形。

年轻的玻尔,提出了3点假设,成功的解释了一些问题,但是也有局限性。

解释了氢原子光谱,然后要认识电子的波粒二象性,然后就接触到薛定谔方程。我们不需要去记忆,但是我们需要了解几个重要的知识点。

这个方程不需要去背下来,只需要理解在这方程里,我们需要弄清楚的是波函数的问题,还有能量的问题。

为了方便,把直角坐标换算成球坐标。

换算成球坐标后,分解成2个部分,一个径向部分(黄底的部分),一个蓝底的部分。为了更好描述波函数(原子轨道),引入了4个量子数。我们需要记住的,就是这4个量子数的取值和意义。

由于波粒二象性,要用统计学的方法。

然后出现了电子云的概念。

这个电子云图,可以理解成成千上万张捕捉到电子的照片累积在一起的照片,可以很明确的知道,离核近的地方,概率密度大,也可以看到显示一个球形。

电子云的角度分布与波函数的角度分布相比,图形更便一些,没有正负号之分。

上面说的是角度分布。角度分布其实说的就是空间分布的图形。径向分布,则是直接体现离核远近的概率密度的变化。

径向分布分布函数可以更直观的了解电子离核远近。

注意,教材上这部分是错的。

我们需要记住的就是径向分布有几个峰。(这和后面的钻穿效应密切相关)

这个题,除了非常清楚空间去向和对应的轨道,还要看清楚,是没有正负号的,所以,是电子云的角度分布。

8.4 多电子原子结构 

首先要非常熟练的记得多电子原子的能级。12233 434 545 6456 7567 这样去记忆印象会非常深刻。

实在觉得费力,那就用n+0.7l来计算,整数相同的就是同一个能级组(致敬徐光宪先生,他提出的徐光宪规则。而他也是为国家3次改变研究方向,最后分析稀土,呼吁保护稀土。他真的是一个心里有国家的大师)。

这里要注意,电子是按能级的高低顺序排,而不是按电子层的顺序排。比如内层3d的轨道能量是大于外层4s轨道的,但是4s轨道能量要低一些,所以先排在4s轨道上。

为什么会有这样的能级次序? 是因为有屏蔽效应和钻穿效应。

蔽效应和钻穿效应很好的解释了核外电子能级的次序。

然后就是核外电子排布

接下来是元素周期律

一定要注意,如今的元素周期表,7个周期已经是完整的了。千万不要再留着高中学习的知识点,高喊着第七周期不完整。如今,第7周期的元素全部发现完了。要确切掌握周期表与电子层结构的关系。

要清楚的记住元素周期表的族的排列顺序,和价电子排布,以及分区。

不要去死记硬背同一周期同一族的规律,从定义上理解,越容易失电子,所需要的能量就越小。就是从原子核的核电荷或是原子半径的变化规律来判断失电子的容易程度。再者,就是比较电子结构,半满全满的结构更稳定,更难失去电子。

核电荷和原子半径同样影响了得电子的能力,电子结构也影响了得电子的能力。

少侠坚持了这么久

看得很痛苦吧,看看花休息一下眼睛。办公室的花。

校园图书馆后面的花。(这是存货,现在没了。。。请允许我自封华为摄影师

为什么学得这么痛苦我们得学原子结构?

因为就是从认识原子结构认识,才有核裂变,才有了链式反应,才有核电站。

但是我最想让各位少侠看到这个视频。

其实,还是远离战争好。

别问我为什么总是半夜发公众号。。。。。。

我看见一个学生在看空间里晒他年轻的妈妈,羡慕不已。

这个学生该多懂事 ,他的妈妈才可以那么年轻,还可以玩无人机?

看看我,本来不富裕的头发,都缠在我花“巨资”网上买了衣服的扣子上了。我是应该剃头?还是应该剪扣子?头发迟早都是会掉光的。。。。。。我脑海里浮现出了裘千尺的模样(古天乐版)。。。。。

五一小长假 ,可以去哪里玩一玩?如果要复习备考,就不要玩得太远。襄阳的牛肉面,夜游唐城,古隆中里玩穿越,或是神农架,好山好水好空气,小镇子街道里,晚上还有临街的唱歌人。

研究生向我推荐了一部剧,觉醒年代,我怕一看就上瘾,目前没有时间,先忍忍,五一的时候想看看。

既然我工作十几年都抵不上别人一天的劳酬,那就让我骄傲一点,教师这个职业,精神上的超级富有的

那就让精神超级富有的我,祝各位少侠,五一愉快,精神和我一样富有

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