物质结构基础.doc

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1、物质结构基础Bohr理论的主要内容1.固定轨道的概念：电子只能在一定半径，一定能量的圆形轨道上绕核运动。定态：在固定轨道上运动的电子处于稳定状态，称为“定态”。电子处于定态的原子不辐射能量。基态：能量最低的定态，通常电子保持在基态。激发态：除基态以外的其余定态。2.关于轨道能量量子化的概念：电子的轨道角动量L只能等于h/(2p)的整数倍从距核最近的一条轨道算起,n值分别等于1,2,3,4,5,6,7算得n=1时允许轨道的半径为53pm,这就是著名的玻尔半径。3.关于能量的吸收和发射Bohr理论的成功之处：1.解释了H及He+、Li2

2、+、B3+的原子光谱2.指出了微观粒子的运动特性之一——量子化Bohr理论的不足之处：（原因：不了解微观粒子运动的另外两个特征）1.不能解释氢原子光谱的精细结构2.不能解释多电子原子的光谱物质波（德布罗意波）假设：电子等静止质量的微粒与光子都具有波粒二象性1927年，美国物理学家戴维逊（Davissn,C.J.）和盖末（Germer,L.H.)通过电子衍射实验证实了德布罗意的假设。微粒的运动无固定轨道，只有概率分布规律微观粒子运动的特征：1.能量量子化2.波粒二象性3.统计性解薛定谔方程可得一系列波函数ψ和相应的能量E每个波函数代表

3、核外电子的一种可能的运动状态波函数习惯上又称原子轨道1.主量子数n=1，2，3…..正整数（1）表示电子离核的远近。n相同的轨道组成电子层，不同的n值，对应于不同的电子层（2）是决定电子能量高低的主要量子数。n↑，E↑2角量子数l=0，1，2，3……n-1（注意：l的取值受n的限制）（1）l确定了原子轨道的形状。l相同的轨道组成电子亚层，不同的l值，对应于不同的电子亚层。0（s,球形）、1（p，哑铃形）、2（d，花瓣形）、3（f，~）n,l一定,意味着：原子轨道的能量，形状就确定。常用主量子数和角量子数的组合表示原子轨道的名称：2s

4、，3p~（2）对于多电子原子,l也与能量有关。n相同时，l越大，E越高。3.磁量子数m=0，±1,±2……±l，共2l+1个取值。（1）决定原子轨道的空间取向,m有几个可能的取值，原子轨道就有几种空间取向l=1,m=+1,0,-1m三种取值,三种取向,三条p轨道（2）无外加磁场时，m与能量无关.2px=2py=2pzn,l相同，m值不相同的轨道称为等价轨道(或者简并轨道）4.自旋量子数（ms）（1）ms取值+1/2和-1/2，分别用↑和↓表示（2）描述电子绕自轴旋转的状态描述原子轨道上运动的电子：n,l,m,ms;描述原子轨道：n,

5、l,mΨ2：原子内电子在核外某处出现的概率密度光的强度∝光子密度光的强度∝Ψ2（光波波函数）光子密度∝Ψ2Ψ2的空间图像———电子云电子在空间某处出现的概率密度∝Ψ2（电子波波函数）电子云：以小黑点的疏密程度表示Ψ2的空间图象电子云的角度分布图与原子轨道的角度分布图有区别电子云的径向分布图：考察单位厚度球壳内的概率随r的变化情况；4πr2R2(r)对r作图，并不是R2(r)对r作图电子的能量仅和主量子数有关E1s

6、n相同时，E随l的增加而增加Ens

7、钻穿效应：指外部电子穿过内层电子云，进入原子内部空间，避开其他电子屏蔽,受到核的较强的吸引作用的现象。钻穿能力:ns>np>nd>nf核外电子排布的原则：1、泡利不相容原理：每个轨道上最多只能容纳两个自旋反向电子。2、能量最低原理：在稳定的基态，原子中电子总是尽先占据能级最低的轨道。3、洪特规则（等价轨道：n、l相同的轨道）：（1）在等价轨道上，电子将尽可能地分占不同的轨道且自旋平行；（2）全充满、半充满规则：在等价轨道上,处于全充满(p6、d10、f14)半充满（p3、d5、f7）或全空（p0、d0、f0）的状态时，体系能量较低原

8、子的外层电子（价层电子）排布外层电子（价层电子）：电子最后步入的能量最高的能级组。(1)原子的电子层结构与周期：元素的周期数=电子层数(2)元素的分区：元素原子的最后一个电子填入哪个亚层，该元素就属于哪个区（He除外）。元素性质的周期