注册电气工程师化学培训课件1

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1、第一章物质的结构与物质的状态一.原子结构1.核外电子的运动特性核外电子的运动具有波粒二象性。电子具有粒子性，因为电子具有质量和动量。电子的衍射试验，证明微观粒子的波动性，且电子等微观粒子波是一种具有统计性的几率（概率）波。德布罗意物质波公式2.核外电子的运动规律的描述在量子化学中用波函数Ψ和电子云来描述核外电子的运动状态。(1)波函数：用空间坐标来描写波的数学函数式。以Ψ(x,y,z)或Ψ(r,θ,φ)表示。一个确定的波函数Ψ，称为一个原子轨道。表征原子中电子的一种运动状态.波函数Ψ的表达式，由n,l,m量子数决定。(2)量子数:1）主量子数n：n=

2、1,2,3……∞,意义：表示电子离核的远近和电子能量的高低。n越大,表示电子能量越高。n=1，2，3，4,……∞，对应于电子层K，L，M，N,···由于n的取值不连续，因此核外电子的能量也是不连续的，量子化的。2)角量子数ι:ι=0,1,2……n-1(n个),意义：①确定原子轨道的形状；ι=0,1,2,3……s,p,d,f……球形纺锤形梅花形复杂②代表亚层；对于多电子原子，与n共同确定原子轨道的能量。s轨道角度分布图yxP轨道角度分布图d轨道角度分布图3）磁量子数m:m=0,±1,±2……±ι，共(2ι+1)个,意义：确定原子轨道的空间取向；同一个亚

3、层的轨道，称为等价轨道。ι=0，m=0，S轨道空间取向为1；ι=1,m=0,±1，P轨道空间取向为3，P轨道有3个等价轨道；ι=2m=0,±1,±2,d轨道空间取向为5，d轨道有5个等价轨道。……s轨道有1个等价轨道，表示为：p轨道有3个等价轨道，表示为：d轨道有5个等价轨道，表示为：一个原子轨道：指n、ι、m三种量子数都具有一定数值时的一个波函数。Ψ（n,ι,m）例如：Ψ(1,0,0)代表基态氢原子的波函数。n、ι、m取值合理才能确定一个存在的波函数，亦即确定电子运动的一个轨道。n=1(1个),ι=0,m=0,Ψ(1,0,0)n=2（4个）,ι={

4、n=3(9个),ι={n=4(16个)波函数Ψ数目＝n2n、ι、m的取值与波函数关系：在一个确定的原子轨道中，电子自身还有两种不同的运动状态，这由第四个量子数mS确定.4)自旋量子数ms={代表电子自身两种不同的运动状态。可用↑↑表示自旋平行,↑↓表示自旋反平行.n,ι,m,ms四个量子数确定电子的一个完整的运动状态,表示：Ψ（n,ι,m,ms）例：Ψ(1,0,0,+),Ψ(1,0,0,-)(2)几率密度与电子云1)几率密度：表示电子在核外空间某单位体积内出现的几率（概率）大小。电子的几率密度等于Ψ2。3)电子云：用黑点疏密的程度描述原子核外电子的几

5、率密度(Ψ2)分布规律的图形。黑点密的地方，电子出现的几率密度较大，单位体积内电子出现的机会多。氢原子1s电子云（二维投影）yxb电子云的角度分布图原子轨道角度分布图与电子云角度分布图的区别(1)原子轨道角度分布图比电子云角度分布图“胖”些’(1)原子轨道角度分布图有“＋”“－”,电子云角度分布图无“＋”“－”3.原子核外电子分布（1）多电子原子轨道的能级1）角量子数ι相同时，n越大，能量越高E1s

6、E4s

7、图由低到高依次排布。3)洪特规则：在n和ι值都相同的等价轨道中，电子总是尽可能分占各个轨道且自旋平行。如2p3:↑↑↑26.铁原子的价电子构型为3d64s2，在轭道图中，未配对的电子数为：____A.0B.2C.4D.6洪特规则特例：当电子的分布处于全充满、半充满或全空时，比较稳定。全充满:p6或d10或f14半充满:p3或d5或f7全空:p0或d0或f0例如:24Cr1S22S22P63S23P63d54S1，半充满比较稳定。29Ｃu1S22S22P63S23P63d104S1,全充满比较稳定42Mo、47Ag、79Au(3)核外电子分布式：原子的

8、原子的离子的离子外层电子分布式外层电子分布式电子分布式电子分布式（价电子构型）11Na：1s22s22p63