天津大学无机化学讲义PPT5

【知识点详解】 无机化学是化学的一个重要分支，主要研究无机物质的性质、组成、结构和反应。在天津大学的无机化学讲义PPT5中，主要讲解了原子结构与元素周期性的相关知识，这是理解化学反应基础的重要部分。 1. **原子与元素**： 原子是构成物质的基本单元，而元素则是由相同原子组成的物质。在这个阶段，学生需要理解原子的概念，以及原子如何构成元素。虽然这部分是自学内容，但它构成了后续学习的基础。 2. **原子结构的近代概念**： 1926年薛定谔通过建立量子力学，对原子结构进行了描述。这一理论揭示了电子的**波粒二象性**，即电子同时表现出粒子和波动的特性。光的波粒二象性早有发现，电子的波动性则通过电子衍射实验得到证实。微观粒子如质子和中子同样具有这种特性，挑战了经典力学对微观世界的解释。 3. **电子的运动规律**： 根据波粒二象性的特点，量子力学提出原子中电子的运动并非遵循经典力学的确定路径，而是呈现出按机率分布的统计规律性。这意味着我们无法精确预测单个电子的位置，但可以计算电子出现在某个区域的概率。 4. **波函数与原子轨道**： 薛定谔波动方程是描述微观粒子运动状态的基础，其中的波函数**ψ**（ψ）与能量E、势能V、普朗克常数h和粒子质量m相关。对于氢原子，波函数可以表示电子在空间中的运动状态。波函数的空间图像即为**原子轨道**，它描述了电子在原子核外可能出现的空间范围。 5. **原子轨道角度分布图**： 为了更好地理解电子的分布，波函数被分解为径向分布部分R(r)和角度分布部分Y(θ, φ)。角度分布部分的图称为原子轨道的角度分布图。电子云的角度分布图与原子轨道角度分布图类似，但没有正负符号，并且更直观地表示电子出现概率的相对密度。 6. **电子云**： 电子云是通过小黑点的分布来表示电子在原子核外出现概率密度的工具。概率密度ρ与波函数ψ的平方成正比，所以电子云图像是ψ的平方的图形。电子云图没有正负符号，只表示概率的相对大小，比角度分布图更加直观。 以上内容是无机化学中关于原子结构与元素周期性的基础，对于理解元素周期表的排列、化学反应的原理以及化合物的性质至关重要。深入理解这些概念，将有助于学生全面掌握无机化学的精髓。