配合物的化学键理论.ppt

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1、配合物的化学键理论一、微观粒子的波粒二象性二、氢原子量子力学模型20世纪20年代以来现代模型“电子云模型”氢原子的量子力学模型1926年薛定谔建立了著名的描述微观粒子运动状态的量子力学波动方程：氢原子量子力学模型E：体系中电子总能量V：体系总势能m：电子质量h：普朗克常数Ψ：方程的解，称为波函数（描述微观领域中具有波动性的粒子的运动状态）。（一）原子轨道和波函数氢原子量子力学模型薛定谔方程式的解为系列解，每个解都有一定的能量E和其相对应(称为原子轨道函数,简称原子轨道,是描述核外电子运动状态的函数),且每个解都要受到

2、三个常数n，l，m的规定。称n,l，m为量子数。（二）四个量子数描述电子运动氢原子量子力学模型主量子数n角量子数l磁量子数m自旋量子数ms1、主量子数n取值：n=1,2,3，……；物理意义：n值的大小表示电子出现最大概率区域离核的远近和原子轨道能量的高低。n值越大表示原子轨道离核越远，能量越高。对于n=1，2，3，…分别称为第一能层，第二能层，第三能层…四个量子数n12345···对应电子层第一层第二层第三层第四层第五层···光谱学符号KLMNO2、副(角)量子数l物理意义：l表示原子轨道的形状。是影响轨道能量的次要

3、因素。取值：l=0，1，2，……n-1；对于l为0123光谱符号s，p，d，f四个量子数3、磁量子数m物理意义：m表示原子轨道在空间的伸展方向。每一个m值代表一个伸展方向。磁量子数与能量无关。取值：m=-l，…-2，-1，0，1，2，…l，n=1l=0n=2l=0l=1m=0m=0m=1m=-1m=01条轨道4条轨道四个量子数四个量子数n1234电子层第一第二第三第四l0010120123亚层1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f轨道数1条4条9条16条四个量子数l=0,m=0m：一种取值,空间：一种取向,轨道:一

4、条s轨道.s轨道（l=1，m=+1，0，-1）m三种取值，三种取向，三条等价p轨道。p轨道l=2，m=+2，+1，0，-1，-2m：五种取值空间：五种取向五条等价d轨道d轨道4、自旋量子数ms取值：二、四个量子数四个量子数电子平行自旋：↑↑电子反平行自旋：↑↓电子的运动状态四个量子数有了四个量子数，就可以描述原子中某一电子的运动状态。四个量子数核外电子的运动状态四个量子数小结主量子数n决定原子轨道的大小(即电子层)和电子的能量角量子数l决定原子轨道或电子云形状同时也影响电子的能量磁量子数m决定原子轨道或电子云在空间的

5、伸展方向自旋量子数ms决定电子的自旋状态（或自旋方向）一、多电子原子在单电子体系（氢原子或类氢原子He+）中，电子的能量只决定于主量子数n，与角量子数l无关，但在多电子体系中，由于电子间的相互作用，除主量子数外，角量子数也是影响电子能量高低的重要因素。多电子原子结构由于主量子数和角量子数的联合作用，造成了同一电子层（n相同），不同亚层（l不同）之间的能级分裂现象。甚至造成不同电子层（n、l都不同）之间的能级交错现象。所有这些现象都可以用屏蔽效应和钻穿效应来解释。1、屏蔽效应——内层电子对外层电子的排斥作用，减弱了核对

6、外层电子的吸引。这个现象叫做内层电子对外层电子的屏蔽效应。所抵消掉的核电荷数称为屏蔽常数，用σ表示。剩余的核电荷即电子受到的有效吸引作用叫做有效核电荷，用z′表示。它们之间的关系为：z′=z-σ一、屏蔽效应和钻穿效应2、钻穿效应——外层电子穿过内层电子云，避开其它电子的屏蔽的现象叫“钻穿效应”。一、屏蔽效应和钻穿效应钻入内层的能力次序：ns＞np＞nd＞nf能量次序：Ens＜Enp＜End＜Enf3、原子轨道的能级交错由于钻穿效应，使得4s<3d的能量，出现了内层电子的能量高于外层电子的能量，即发生能级交错。在多电子

7、原子中，电子的能量高低不仅决定于n，而且与l也有关。一、屏蔽效应和钻穿效应徐光宪原则：对于中性原子的核外电子来说，原子轨道的（n+0.7l）越大，能量越高。4s：n+0.7l=4+0.7×0=4.03d：n+0.7l=3+0.7×2=4.4电子能量：4s<3d按照徐光宪原则，把n+0.7l整数部分相同的各能级合并为一个能级组。见《原子轨道能级组表》多电子原子中电子的填充规律:三条规则（1）保利不相容原理（2）能量最低原理（3）洪特规则二、多电子原子核外电子排布（1）泡利（Pauli）不相容原理内容：在同一原子中没有四

8、个量子数完全相同的电子，或在同一原子中没有运动状态完全相同的电子。例如，氦原子的1s轨道中有两个电子，描述其中一个原子中没有运动状态的一组量子数（n，l，m，s）为1，0，0，+1/2，另一个电子的一组量子数必然是1，0，0，-1/2，即两个电子的其他状态相同但自旋方向相反。结论：在每一个原子轨道中，最多只能容纳自旋方向相反的两个电子。（2）最