资源描述：
《无机化学四新物质结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第四章物质结构基础§4-1原子核外电子的运动状态一、核外电子运动的特征1.波粒二象性微观粒子在不同条件下分别表现出波动和粒子的性质,称为波粒二象性。2.测不准原理微观粒子的位置和动量之间存在测不准关系。3.量子化特征表征微观粒子运动状态的某些物理量只能不连续地变化,称之为量子化。二、核外电子运动状态的描述1.薛定谔方程简介奥地利物理学家薛定谔提出的二阶偏微分方程如下：式中：E—总能量,V—势能,表示原子核对电子的吸引能,m—电子的质量,Ψ—波函数,h—普朗克常数，x,y,z—空间坐标。解方程可求得波函数Ψ和能量E。2.波函数和原子轨道
2、波函数:描述原子核外电子运动状态的数学函数式称为波函数。它是薛定谔方程的解，电子在核外运动，有一系列的空间运动状态，一个波函数描述电子的一种运动状态，每一个特定状态就有一个相应的波函数和相应的能量E。原子轨道：指原子核外电子的空间运动状态。Ψn,l,m（r，θ，φ）=Rn,l（r）﹒Yl,m（θ，φ）Rn,l（r）----径向波函数；Yl,m（θ，φ）----角度波函数。原子轨道角度分布图n,l,m（r，θ，φ）=Rn,l（r）﹒Yl,m（θ，φ）原子轨道角度分布图：由Y（θ，φ）对θ，φ作图所得，表示电子可能出现的区域。3.概率密度
3、和电子云概率:电子在核外空间某处出现机会的多少称为概率。概率密度:电子在核外空间某处单位体积中出现的概率称为概率密度。电子云:用小黑点的疏密表示原子核外电子出现的概率密度的大小,这种图像称为电子云。所以，电子云是概率密度大小的形象化描述。黑点密集的地方，表示电子出现的概率密度大。量子力学理论证明：概率密度=Ψ2，电子云角度分布图：由Y2（θ，φ）对θ，φ作图所得，表示电子出现概率密度大的区域。电子云角度分布图原子轨道与电子云的角度分布图的主要区别:（1）原子轨道角度分布图有正负之分,而电子云角度分布图无负值区;（2）电子云角度分布图要
4、比相应的原子轨道角度分布图稍“瘦”些。4.电子云的径向分布指电子在原子核外距离核为r的一薄层球壳中出现的概率随半径r变化时的分布情况。电子在球壳内出现的概率：dw＝
5、ψ
6、2dv=
7、ψ
8、24πr2dr=R2（r）4πr2dr式中R（r）为波函数的径向部分。令:D（r）=R2（r）4πr2D（r）称径向分布函数。以D（r）对r作图即得到电子云径向分布图。氢原子电子云径向分布示意图5.量子数核外电子的运动状态用波函数或原子轨道来描述，波函数或原子轨道是由一些参数来确定的，这些参数都是量子化的（取值不连续），叫做量子数。（1）主量子数（n）【
9、意义】描述电子出现概率最大的区域离核的距离，是决定电子能量高低的主要因素。n越大，表示距离越远，能量越高。【取值范围】n只能取1，2，3，4…等正整数，常用符号K、L、M、N…来表示。（2）角量子数（L）【意义】描述原子轨道或电子云的空间形状，在多电子原子中与n共同决定电子的能量高低。【取值范围】L只能取小于n的正整数。即对于给定的n值，L可取0，1，2，3，…n-1，用符号s,p,d,f…表示。（3）磁量子数m【意义】描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向。【取值范围】m取值受角量子数L限制，对于给定的L值，m=0，±1，±2……共2
10、L+1个值，每一个取值代表一种空间伸展方向，即表示一个原子轨道。如L=2的d轨道，m有5个取值，即0,±1，±2,表示d轨道有5种空间取向，可表示为dxy、dxz、dyz、dx2－y2、dz2。（称它们为等价轨道或简并轨道）（4）自旋量子数ms【意义】描述原子轨道中电子的两种特殊运动状态。用分辨率很高的光谱仪研究原子光谱时，发现每条谱线是由两条十分接近的谱线组成。为了解释这种现象提出了电子有自旋运动的假设，于是引入了自旋量子数（ms）。【取值范围】ms值可取＋1/2或－1/2，分别表示正自旋或反自旋两种自旋运动状态。【综述】主量子数n
11、决定了电子的能量和离核的远近；角量子数L决定了轨道的形状；磁量子数m决定了轨道的空间伸展方向，即n,L,m三个量子数共同决定了一个原子轨道。自旋量子数ms决定了电子的自旋运动状态。有了这四个量子数，一个电子的运动状态就可以确定了。四个量子数如：n=3,l=0(3s轨道)，m=0。有一个3s轨道。n=3,l=1(3p轨道)，m=0,±1。有三个3p轨道。n=3,l=2（3d轨道），m=0,±1,±2。有五个3d轨道。n=3,l=3,是错误的。等价轨道（简并轨道）：指n,l相同，m不同的原子轨道，如3p亚层的三个p轨道就是等价轨道。三、原
12、子核外电子的排布1.原子轨道能级图鲍林近似能级图中圆圈表示原子轨道，按轨道能量高低顺序依次排列。我国化学家徐光宪提出用（n＋0.7L）表示轨道能量高低，（n＋0.7L）值越大，轨道能量越高.规律：①L相同时，n越大能级越
