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1、1927年,电子衍射的实验证实了德布罗意的预言,电子不仅是一种具有一定质量,高速运动的带电粒子,而且还能呈现波动性。电子波动性的证明微观粒子的波动性是大量微粒运动表现出来的性质,即是具有统计意义的概率波。电子波动性的证明得出的结论:波动性是与微粒行为的统计性规律在一起的。在底片上衍射强度大的地方(明处),也就是波强度大的地方,一定是电子在该处单位微体积内出现的机会多(概率密度大),衍射强度小的地方(暗处),也就是波强度小的地方,一定是电子在该处单位微体积内出现的机会少(概率密度小)。由此可以认为:具有波动性的微观粒子(包括电子在内)虽然没有确定的
2、运动轨迹,但在空间某处波的强度与该处粒子出现的概率密度成正比。(2)波函数的角度分布图①原子轨道的角度分布图②电子云的角度分布图③原子轨道与电子云角度分布图比较①原子轨道的角度分布图波函数ψ=薛定谔方程的合理解=原子轨道①原子轨道的角度分布图三个量子数n,l,m确定的波函数称为一个原子轨道波函数ψ是量子力学中描述核外电子在空间运动状态的数学函数式,量子力学借用经典力学中描述物体运动的“轨道”的这一名词,把波函数ψ叫做原子轨道。n=1,l=0,m=0,ψ1,0,01s原子轨道,ψ1sn=2,l=0,m=0,ψ2,0,02s原子轨道,ψ2sl=1,m
3、=0,ψ2,1,02pz原子轨道,ψ2pz②电子云的角度分布图与原子轨道的角度部分相对应,也有电子云即概率密度
4、ψ
5、2的角度部分
6、Yl,m(θ,φ)
7、2的分布图。例如pz电子云的角度部分是
8、Ypz
9、2=cos2θ,若将
10、Ypz
11、2对θ作图,便可得到pz电子云的角度分布图。它表示了电子在空间不同角度出现的概率密度的大小,从角度的侧面反映了电子云概率密度分布的方向性。②电子云的角度分布图②电子云的角度分布图电子云也可以是用统计的方法描述电子在核外空间某一区域内出现概率大小的一个形象化的图示,s电子经常出现的区域是核外的一个球形空间。图中密集的小点只是
12、说明氢原子核外的一个电子在核外空间的一种运动状态,并不代表有这么多个电子在核外运动。s电子云l=0②电子云的角度分布图处于不同状态的电子,它们的波函数ψ各不相同,其
13、ψ
14、2当然也各不相同,表示
15、ψ
16、2的图像——电子云图也不一样。③原子轨道与电子云角度分布图比较★形状相似,不同的是电子云的角度分布图形比原子轨道的角度分布图形要“瘦”些;这是由于Y=cos值小于1,而
17、Y
18、2值就更小的缘故。★正负号不同,原子轨道角度分布图上有+、-号之分,而电子云角度分布图上都是正值;原子轨道角度分布图上的+、-号只是代表波函数ψ中角度部分Y的正、负,并不表示波函
19、数ψ的正、负。3.四个量子数由n、l、m三个量子数所确定下来的一套参数就可以表示一种波函数。在求解薛定谔方程的过程中除了直接引入的这三个量子数之外,后来根据实验和理论的要求,又引入了一个描述电子自旋特征的量子数ms。这些量子数对描述核外电子的运动状态、确定原子中电子的能量、原子轨道或电子云的形状和空间伸展方向、以及多电子原子核外电子的排布非常重要。3.四个量子数-主量子数主量子数nn=1,2,3,4,5,6,7……(正整数)①主量子数n是决定电子层数的。用它来描述原子中电子出现概率最大的区域离核的远近。n的取值范围:K,L,M,N,O,P,Q……
20、(光谱符号)3.四个量子数-主量子数主量子数n核外电子能量既与n有关,又与l有关,取决于n和l的取值。不能只决定于n值的大小。②主量子数n是决定电子能量高低的主要因素。对多电子原子:3.四个量子数-角量子数角量子数l(亦称副量子数)①角量子数l表示原子轨道或电子云的形状。l的取值范围:对于给定的n值,l只能取小于n的整数值。l=0,1,2,3,4,5……(n-1)s,p,d,f,g,h……(光谱符号)3.四个量子数-角量子数角量子数l(亦称副量子数)②用主量子数n表示电子层时,角量子数l就表示同一电子层中具有不同状态的分层,对于给定的主量子数n来
21、说,就有n个不同的角量子数l。电子层数n值电子分层l值电子分层数101s2012s2p30123s3p3d401234s4p4d4f3.四个量子数-磁量子数磁量子数m①磁量子数m决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向。m的取值与角量子数l有关,对于给定的l值,有2l+1个m的取值,可以取从l到-l的所有整数,其中包括零:m=0,±1,±2,±3······±l。3.四个量子数-磁量子数磁量子数m①磁量子数m决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向。l=0,s电子m=0一种状态在空间无方向性l=1,p电子m=0,±1三种状态在空间有三种取向l=2,d电子
22、m=0,±1,±2五种状态在空间有五种取向l=3,f电子m=0,±1,±2,±3七种状态在空间有七种取向角量子数l与磁量子数m的关系3.