外电子运动的特征.ppt

第八章第八章 原子结构和元素原子结构和元素周期律周期律宏观、微观运动的不同宏观、微观运动的不同宏观物体宏观物体微观粒子微观粒子质量质量很大很大很小很小速度速度较小较小很大（接近光速）很大（接近光速）位移位移可测可测位置、动量位置、动量不可同时测定不可同时测定能量能量可测可测轨迹轨迹可描述可描述（画图或函（画图或函数描述）数描述）不可确定不可确定宏观、微观运动的宏观、微观运动的运动运动特征特征宏观物体的运动特征：宏观物体的运动特征：可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运运动的速度；动的速度；可以描画它们的运动轨迹可以描画它们的运动轨迹微观物体的运动特征：微观物体的运动特征：核外电子质量小，运动空间小，运动速率大核外电子质量小，运动空间小，运动速率大无确定的轨道，无确定的轨道，无法描无法描画其运动轨迹画其运动轨迹不能同时准确测定电子在某一时刻所处的位置不能同时准确测定电子在某一时刻所处的位置和运动的速度，只能指出其在核外空间某处出和运动的速度，只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少现的机会的多少公元前公元前5 5世纪，古希腊哲学家世纪，古希腊哲学家德谟克利特德谟克利特等人认等人认为，为，原子原子是构成物质的微粒，万物都是由简短是构成物质的微粒，万物都是由简短的、不可分割的原子构成。

的、不可分割的原子构成哲学臆测！哲学臆测！1.1.道尔顿原子模型道尔顿原子模型 1919世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体，微小的不可分割的实心球体，在化学反应中保持本性不变在化学反应中保持本性不变原子结构的认识历史2.2.汤姆生原子模型汤姆生原子模型18971897年，英国科学家汤姆生发现了电子提出了年，英国科学家汤姆生发现了电子提出了“葡萄干面包式葡萄干面包式”模型认为原子是可以再分的认为原子是可以再分的3.卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型 19111911年，英国物理学家卢瑟福通过年，英国物理学家卢瑟福通过粒子散射实验粒子散射实验提提出带核的原子结构模型认为原子是由带正电荷的原子出带核的原子结构模型认为原子是由带正电荷的原子核和带负电核外电子构成核和带负电核外电子构成卢瑟福认为原子卢瑟福认为原子质量主要集中在质量主要集中在原子核上，电子原子核上，电子在原子核外空间在原子核外空间高速运动高速运动卢瑟福卢瑟福原子之父原子之父4.4.波尔原子模型波尔原子模型 19131913年，丹麦物理学家玻尔把普朗克的年，丹麦物理学家玻尔把普朗克的相关理论与卢瑟福的原子模型相结合，较好地相关理论与卢瑟福的原子模型相结合，较好地解释了氢原子光谱解释了氢原子光谱，提出新的原子结构模型。

提出新的原子结构模型道尔顿模型（道尔顿模型（18031803）汤姆生模型（汤姆生模型（19041904）卢瑟福模型（卢瑟福模型（19111911）波尔模型（波尔模型（19131913）电子云模型电子云模型（19351935）感受精神感受精神 学习方法学习方法 分享知分享知识识历历史史的的脚脚步步 铭铭记记这这一一刻刻25002500年前年前德谟克利特德谟克利特18031803 道尔顿道尔顿 实心球模型实心球模型 汤姆生汤姆生 葡萄干面包式葡萄干面包式19041904 卢瑟福卢瑟福 空心球模型空心球模型19111911 玻玻 尔尔19131913 轨轨 道道 模模 型型量子力学模型量子力学模型19261926 许多人许多人哲哲 学学 臆臆 测测人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的第一节第一节 核外电子运动的特核外电子运动的特征征复习：原子的组成原原 子子核核 外外 电电 子子原子核原子核质子质子中子中子（带正电）（带正电）（不显电性）（不显电性）（带负电）（带负电）（带正电）（带正电）（不带电）（不带电）核电荷数质子数核电荷数质子数核外电子数核外电子数 一、量子化特性一、量子化特性与宏观物体运动不同，不能用经典力学来与宏观物体运动不同，不能用经典力学来描述。

电子的运动和光一样，它具有量子描述电子的运动和光一样，它具有量子化特性和波粒二象性化特性和波粒二象性量子化理论：量子化理论：物质辐射能的吸收或发射是物质辐射能的吸收或发射是不连续的不连续的，是以，是以最小能量单位量子最小能量单位量子整数倍整数倍做跳跃式的增或减，这种过程叫能量的做跳跃式的增或减，这种过程叫能量的量量子化子化量子：量子：能量子，能量子，能量的最小单位能量的最小单位量子化：量子化：一个物理量如果有最小单位而不一个物理量如果有最小单位而不可连续的分割，我们就说这个物理量是量可连续的分割，我们就说这个物理量是量子化的量子的能量量子的能量E和频率和频率的关系：的关系：Eh h为普朗克常数为普朗克常数一、量子化特性一、量子化特性（一）（一）氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱证明了：原子中电子运动的能量是氢原子光谱证明了：原子中电子运动的能量是不连续的，具有量子化特性不连续的，具有量子化特性二）玻尔原子模型（二）玻尔原子模型玻尔在前人研究的基础上，首先认识到氢原子光谱与氢原子结构之间联系提出著名的玻尔氢原子模型，即玻尔理论1、核外电子在固定轨道上运动，具有确定的半径和能量2、固定轨道必须符合量子化条件。

量子化：某一最小能量值的整数倍，这个整数n称为量子数，n=1,2,3,4 E13.6/n2ev波尔原子结构的假设可归结为以下三点：波尔原子结构的假设可归结为以下三点：电子运动所处的不连续能量状态称为能级电子运动所处的不连续能量状态称为能级用量子数用量子数n n表示、同时也代表电子层表示、同时也代表电子层最多电子数最多电子数能能 级级符符 号号一一二二四四六六七七2LNOPQ83250K三三五五M18离离 核核 距距 离离能能 量量 高高 低低(近近 )(远远)(低低 )(高高)原子核外电子的每一个能层最多可以容纳的电子数原子核外电子的每一个能层最多可以容纳的电子数为为2n2n2 2 3 3、电子处于激发态时不稳定，可跃迁到离、电子处于激发态时不稳定，可跃迁到离核较近能级较低的轨道上，就会放出能量核较近能级较低的轨道上，就会放出能量基态：基态：原子中的电子尽可能处在离核最近的原子中的电子尽可能处在离核最近的稳定轨道上运动，这时原子能量最低，称为稳定轨道上运动，这时原子能量最低，称为基态，用基态，用a a0 0表示激发态：激发态：当原子从外界获得能量时，电子被当原子从外界获得能量时，电子被激发到离核较远的高能级轨道上去，此时电激发到离核较远的高能级轨道上去，此时电子处于激发态。

子处于激发态高能级激发态电子跃迁至低能级电子释放出的光子频率与两轨道能量的经验公式是：hE2E1光子：光量子，它是一种能量，是光线中携带能量的粒子它是传递电磁相互作用的媒介粒子无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X-射线、-射线波长由长到短电子能级间隔越小，跃迁时吸收光子波长越大Eh C 玻尔理论虽然成功地解释了氢原子和类氢原子的光谱但不能解释多电子原子的光谱其根本原因在于玻尔理论以牛顿经典力学理论为基础的，而微观粒子运动规律不符合经典力学理论规律二、波粒二象性二、波粒二象性微观粒子的运动与宏观物体的运动有微观粒子的运动与宏观物体的运动有着本质的区别宏观物体的运动是连着本质的区别宏观物体的运动是连续的、有轨迹的点运动，而微观物质续的、有轨迹的点运动，而微观物质的运动则是不连续的、无轨迹可循的运动则是不连续的、无轨迹可循波粒二象性：波粒二象性：微观粒子具有微观粒子具有波动性波动性和和粒子性粒子性的双重运动特性的双重运动特性光的波动性表现在光具有一定的波长和频率；光的粒子性则体现在光具有一定的能量和动量光主要表现粒子性一）德布罗意预言（一）德布罗意预言光子能量和动量为：光子能量和动量为：光具有粒子性，又具有波动性。

光具有粒子性，又具有波动性一、德布罗意物质波的假设一、德布罗意物质波的假设1924年，德布罗意大胆地设想，波粒二象性不是年，德布罗意大胆地设想，波粒二象性不是光所特有的，光所特有的，一切实物粒子也具有波粒二象性一切实物粒子也具有波粒二象性实物粒子实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子，如原：静止质量不为零的那些微观粒子，如原子、电子、中子等子、电子、中子等粒子性：粒子性：主要是指它具有集中的不可分割的特性主要是指它具有集中的不可分割的特性波动性：波动性：它能在空间表现出干涉、衍射等波动现象，它能在空间表现出干涉、衍射等波动现象，具有一定的波长、频率具有一定的波长、频率实物粒子的波称为实物粒子的波称为德布罗意波德布罗意波或或物质波物质波，物质波，物质波的波长称为的波长称为德布罗意波长德布罗意波长德布罗意波长为：德布罗意波长为：若若考虑相对论效应，考虑相对论效应，则：则：若若 1%（SNP&CNP)1000个有一个这样的故事：20年前一次意外事故，三个工人遭受钴60（Co60)放射性核素的照射结果：一名工人不久死亡 一名工人几年后死于白血病 最后一名工人20年后患糖尿病就诊你知道医生在为病人检查时发现了什么吗？锁骨骨折肋骨串珠样X光片发现广泛性骨质缺损骨髓检查浆细胞比例为30%左右（正常为0.6-1.3%）(多发性骨髓瘤）因此，多基因病涉及遗传遗传因素和环境环境因素物理因素化学因素生物因素自发因素2.多基因病(polygenic disease)：性状或疾病的遗传方式取决于两个以上微效基因的累加作用，同时还受环境因素的影响，因此这类性状也称为复杂性状或复杂疾病（complex disease）也叫：“复杂性状疾病”近视(myopia)高血压(hypertension)糖尿病(diabetes)精神分裂症(schizophrenia)哮喘(asthma)肿瘤或癌(tumor or cancer)多基因病的遗传要点数量性状的遗传基础是两对以上基因。

这些基因之间没有显,隐性的区别,而是共显性每个基因对表型的影响很小,称为微效基因微效基因具有累加效应,即一个基因对表型作用很小,但若干个基因共同作用,可对表型产生明显影响不仅遗传因素起作用,环境因素 具有明显作用例如：结肠癌（Colon cancer)相关基因：NGX6，SOX7，ITGB1，HSPA9B，MAPK8，PAG，RANGAP1，SRC 和CDC2 等相关信号通路：ras/MEK/ERK，JNK，Rb/E2F，PI3K/AKT 及受体相互作用相关通路，免疫反应相关通路以及细胞黏附相关通路等早期原发癌生长肿瘤血管形成肿瘤细胞脱落并侵入基质进入脉管系统癌栓形成继发组织器官定位生长转移癌继续扩散例如：糖尿病(diabetes)依赖胰岛素型糖尿病在位于第6号染色体上可能包含至少一个对I型糖尿病敏感的基因在人类基因组中，大约10个位点现在被发现似乎对I型糖尿病敏感其中：1)11号染色体位点IDDM2上的基因 2)葡萄糖激酶基因高血压(hypertension)目前最受关注的是 ATP2B1 基因编码一种膜蛋白，具有钙泵特性能将高浓度细胞内钙泵出细胞外精神神经性疾病精神分裂症基因表达改变/诱导增强家族史家暴基因本质：基因组变异惊吓？基因突变精神病多基因病的遗传：易患性(liability)易感性(susceptibility)发病阈值(threshold)易患性(liability)在多基因病发生中，遗传因素和环境因素共同作用决定一个个体患某种遗传病的可能性。

possibility 遗传因素(hereditary factors)环境因素(environmental factor)易感性(susceptibility)特指由遗传因素决定的患病风险，仅代表个体所含有的遗传因素，易感性完全由基因决定在一定的环境条件下，易感性高低可代表易患性高低risk w。