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1、第9章原子结构与周期系邬泉周广州中医药大学中药学院化学教研室13八月2021物质的宏观性质都由其微观结构决定。化学是研究原子间的化合与分解的科学。化学运动的物质承担者是原子，通过原子间的化合与分解而实现物质的转化。光波的能量式中：h为普朗克常数：h=6.63×10-34J·Sν为光波频率。光的频率越大，即波长越小，能量越高。普朗克量子化理论：物质辐射能（电磁能、光子）的吸收或发射是不连续的，是以最小能量单位量子整数倍作跳跃式的增或减。量子的能量为∶E=hν变化总能量为∶E=nhν连续光谱§9-1核外电子运动的特征一、量子化特性二、波粒二象性三、测不准
2、原理证明了：原子中电子运动的能量是不连续，具有量子化特性。原子光谱都是具有自己特征的不连续光谱，即线状光谱，具有量子化特征。一、量子化特性氢原子可见光谱原子可见光谱通常电子尽可能处于能量最低的轨道上运动(基态)，当从外界获取能量时电子被激发到高能级（E2）的轨道上运动(激发态)，激发态不稳定，会跃迁到低能级（E1）轨道上运动。释放的光子频率∶电子能级量子化特性二、波粒二象性1924年，德布罗意预言：实物微粒具有波粒二象性。电子：m=9.1×10-31kgv≈106m/sλ=0.73nm1927年，戴维逊等用电子衍射实验证明了电子运动与光一样具有波动性
3、。衍射图见P145。1000次连续射击，有500次中十环，250次中九环，……。则说中十环的机会是50%或0.5，中九环的机会是25%或0.25，……。这种“机会”的百分数或小数叫概率。例对于电子衍射图，从波的观点看，衍射强度大（亮）之处就是波的振幅大；而从粒子的行为看，衍射强度大的地方，入射到那里的电子数目就多，电子出现的概率密度大。相反，衍射强度小的地方，入射到那里的电子数目就少，电子出现的概率密度小。即：在空间某一点上，电子波的强度跟电子出现的概率成正比。用统计方法分析电子衍射实验：注：衍射强度即为振幅绝对值的平方三、测不准原理在量子世界，测量
4、过程本身将不可避免地给我们要测量的物体造成一个显著的扰动。而且，即使在原则上，我们也完全没有办法把这一扰动减小到零。对于微观物体来说，这样的扰动是无法忽略的。海森堡因发现测不准原理获得了1932年诺贝尔物理学奖。测不准原理对微观粒子（电子、原子等）的运动状态，只能用统计的方法做出概率性（出现的机会）的描述，而不能用经典力学的固定轨道来描述。测不准原理数学表达式但微观粒子，m非常小，则其位置与速度不能同时准确测定对于宏观物体，m大，不确定因素非常小，能准确的定出物质的运动轨迹。物质世界是一个不确定的世界，不管是微观世界还是宏观世界，我们将应坚决主张，必
5、须进一步远离对自然的决定论的描述，并采用一种统计的随机描述。伊·普里高津ErwinSchrodinger奥地利物理学家§9-2核外电子运动状态的描述—量子力学原子模型电子的运动状态用波函数（用符号表示）来描述。电子波：(x,y,z)或(r,,)波函数具体数学表达形式及其对应的能量值通过解薛定谔方程得到。一、薛定谔方程Laplace算符－量子力学中描述核外电子在空间运动的数学函数式，即原子轨道E－轨道能量（动能与势能总和）—势能算符，m—微粒质量，h—普朗克常数x,y,z为微粒的空间坐标将直角坐标转换为球极坐标后解薛定谔方程。解薛定谔方程可
6、得到一系列的数学解—波函数Ψ，但并不是所有的解都是合理的，为了得到核外电子运动状态合理的解，要求一些物理量必须是量子化的，从而引进了三个量子数n,l,m。解薛定谔方程，可解出对应一组n,l,m的波函数Ψn,l,m(r,θ,φ)及其相应的能量En,l。Ψ不是一个具体的数值，而是用空间坐标（r,θ,φ)描述概率波的数学函数。Ψn,l,m(r,θ,φ)=Rn,l(r)·Yl,m(θ,φ)径向部分角向部分二、波函数和原子轨道(轨函)（了解）三、四个量子数1、主量子数n(电子层)n=1,2,3,4…正整数，它决定电子离核的远近和能级。如单电子原子的能级方程为：
7、2、角量子数l(电子亚层)l=0,1,2……(n-1)分别以s(l=0),p(l=1),d,f…表示相应的轨道。确定原子轨道和电子云的形状。在多电子原子中，l是决定电子能量的另一因素。同层电子，l越大，能量越高。EnsEnpEndEnf。n值l取值l值轨道符号轨道形状100s球形对称20,11p哑铃形30,1,22d花瓣形40,1,2,33f…………n0,1,2,3,…,(n-1)……l与n的取值关系、轨道符号和形状l=0,1,2……(n-1)m描述原子轨道在空间的伸展方向。一种取向相当于一个轨道，共可取2l+1个数值。n和l相同，m不同的轨道
8、其能级相同，称为等价轨道或简并轨道。3、磁量子数mm=0,1,2,3...l(m≤l)l值m取值轨道
