无机及分析化学 教学课件 作者 王永丽 李忠军 伍伟杰 主编 无机及分析上交课件第一章 物质结构新.ppt

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1、第一章物质结构第一节原子结构1第二节分子结构2第一节原子结构一、原子核外电子运动状态（一）电子云的概念（二）四个量子数1.主量子数n2.副量子数l3.磁量子数m4.自旋量子数ms掌握四个量子数的关系（一）电子云的概念电子云:电子在核外运动，出现的几率象一团带负电荷的云雾笼罩在原子核周围。（二）四个量子数主量子数表示原子轨道离核的远近，又称为电子层数。n的取值是从1开始的正整数(n=1，2，3……)。1.主量子数(n):电子层项目名称相互关系主量子数（n）1234567…光谱符合KLMNOPQ…离核距离近←——————

2、————————————→远电子能量低←——————————————————→高2.角量子数(l):电子亚层ι取值受n的限制，可以取从0到n-1的正整数，即ι≤n-1。每个ι值表示一个亚层，分别用s，p，d，f等光谱符号表示项目取值n1234l0010120123亚层1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f能量变化同层亚层能量依次升高练习:第一、第二、第三电子层各有什么电子亚层?电子层亚层n=1sn=2s、pn=3s、p、dn=4s、p、d、f各电子层具有的亚层3.磁量子数(m)m的取值：给定l,m=0,±1,±2,

3、…….±lm的每一个值表示一个伸展方向原子轨道（定义1）：把在一定的电子层上，具有一定的形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个原子轨道（简称轨道）。原子轨道(定义2）：将有确定n、l、m值的核外电子运动状态称为一个原子轨道（简称轨道）。同一亚层内的各原子轨道,能量是相等的,称等价轨道(简并轨道)。例：n=3电子层，有多少亚层？各亚层有多少轨道？4、自旋量子数(mS)：描述电子自旋方向每个轨道（n、l、m相同）只能容纳两个电子，这两个电子有不同的自旋方式。顺时针方向：+1/2,符号“↑”逆时针方向：-1/2,符号“

4、↓”描述电子在原子核外的运动状态，必须由电子层、电子亚层、电子云的空间伸展方向、自旋方向四个方面来决定。小结n决定电子所在电子层l确定原子轨道的形状即电子亚层m确定原子轨道的空间伸展方向n和l共同决定电子的能量n,l,m确定电子所处的原子轨道ms确定了电子的自旋状态n,l,m,ms共同决定电子的核外运动状态例1-1判断下列各组量子数合理吗？(1)n=3，l=3，m=+2，ms=+1/2(2)n=2，l=1，m=+1，ms=–1/2(3)n=1，l=1，m=–1，ms=+1/2(4)n=4，l=3，m=0，ms=–1/

5、2(5)n=2，l=3，m=+1，ms=+1/2答案:（1）、（3）、（5）不合理；（2）、（4）合理。例1-2某一多电子原子，讨论其第二电子层中：（1）电子的运动状态有几种？分别用四个量子数表示。（2）有几个亚层？分别用符号表示。（3）各亚层上的轨道数是多少？该电子层轨道总数是多少？解：（1）第二电子层中电子的运动状态共有8种，用四个量子数分别表示为：n=2，l=0，m=0，ms=﹣½；n=2，l=0，m=0，ms=﹢½；n=2，l=1，m=0，ms=﹣½；n=2，l=1，m=0，ms=﹢½；n=2，l=1，m=﹢

6、1，ms=﹣½；n=2，l=1，m=﹢1，ms=﹢½；n=2，l=1，m=﹣1，ms=﹣½；n=2，l=1，m=﹣1，ms=﹢½；（2）亚层数由副量子数l决定，n=2时，l=0，1。所以有两个亚层，分别是2s，2p；（3）亚层中的轨道数由磁量子数m决定。n=2，l=0，m=0，即2s亚层有一个轨道；n=2，l=1，m=0，﹢1，﹣1，即2p亚层有三个轨道；因此，第2电子层共有4个轨道。其中2p亚层上的三个轨道为等价轨道。二、原子轨道能级图（一）屏蔽效应和钻穿效应（二）原子轨道近似能级图第一能级组也称1s能级；第二能级

7、组包括2s和2p能级；第三能级组包括3s和3p能级；第四能级组包括4s、3d、4p能级；第五能级组包括5s、4d、5p能级；第六能级组包括6s、4f、5d、6p能级；第七能级组包括7s、5f、6d、7p能级。三、原子核外电子排布1、能量最低原理：多电子原子核外电子排布时，电子总是优先占据能量最低的轨道，能量最低的轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道，这称为能量最低原理。原子核外电子填入原子轨道时遵循下列次序：1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s，4f，5d，6p，7s，5f，6d

8、，7p……。2、泡利不相容原理：同一个原子中不存在四个量子数完全相同的电子，或者说同一个原子中不存在运动状态完全相同的电子，这就是泡利不相容原理。同一原子轨道上最多容纳两个自旋方向相反的电子。3、洪德规则：简并轨道：n和l都相同的轨道（电子云的几个伸展方向）例：np有3个简并轨道nd有5个简并轨道当电子进入能量相同的等价轨道时，总是尽可能地以自