第六章原子结构和分子架构.ppt

实验现象；一个电子；多个相同的电子（相同的速度、相同环境下），单个电子一个一个射出，时间足够长，也能得到相同的衍射图。电子出现几率大的地方，出现量的环纹，衍射强度大的地方。晶体中的原子排列是有规则的，固体中的原子间距大致相同，充当光珊。 * * 与机械波不同，比如水波的衍射 * 宏观物体运动时，微观物体运动时 * 原子的半径约为10-10~10-13，不符合经典力学的规律 * 二阶偏微分方程，体现了波粒二象性。X,Y,Z ,电子的空间坐标。 * * 物理大牛的聚会， * N, L决定了电子原子轨道的能量高低。 * * 相对于子弹的大小来说其位置的测不准量可以忽略不计。因此子弹既可以有确定的位置，又可同时有确定的动量。其运动规律服从经典物理学定律。 而具有波粒二象性的微观粒子，无法同时准确测定它的坐标和动量，因而电子等微观粒子根本不会有确定的运动轨道。玻尔的定态同心圆假设不成立。 测不准关系可以有帮助我们判断物体的规律是用经典力学处理，还是用量子力学来处理。（限制了经典力学的适用范围）。 3. 氢原子的薛定谔方程及其解 * 1926年，薛定谔利用德布罗意的物质波的观点，提出了描述微观粒子运动规律的方程。该方程的提出标志着量子力学的诞生，它是量子力学的最重要的基本方程。 x, y, z : 电子的空间坐标； m :电子的质量 V : 电子的势能; E : 电子的总能量 ? : 方程的函数解，称为波函数 薛定谔方程的物理意义 * 3、? 是描述氢原子核外运动状态的数学函数，称为波函数是薛定谔方程的合理解，无明确的物理意义 4、|?|2 表示在空间某处电子出现的概率密度 该点周围微单位体积内电子出现的概率 1、量子力学的一个基本方程，提出了波函数? (x,y,z) 2、量子力学用波函数? (x,y,z)和其相应的能量来描述电子的运动状态 电子运动的特征： * 1. 电子具有波粒二象性。电子的波动性与其运动的统计规律相联系，电子波是概率波。 2. 电子等微观粒子不能同时测准它的位置和动量，不存在确定的运动轨道。它在核外空间出现体现为概率的大小。 4. 每一? 对应一确定的能量值，称为“定态”。电子的能量具有量子化的特征，是不连续的。 基态时能量最小，激发态的能量高。 3. 电子的运动状态可用波函数? 和其相应能量来描述。? 是薛定谔方程的合理解， 表示概率密度。 1927年，第五次索尔维会议 第六章 原子结构与分子结构 第一节 原子结构 第二节 分子结构 第三节 氢键 电子运动的特征： * 1. 电子具有波粒二象性。电子的波动性与其运动的统计规律相联系，电子波是概率波。 2. 电子等微观粒子不能同时测准它的位置和动量，不存在确定的运动轨道。它在核外空间出现体现为概率的大小。 4. 每一? 对应一确定的能量值，称为“定态”。电子的能量具有量子化的特征，是不连续的。 基态时能量最小，激发态的能量高。 3. 电子的运动状态可用波函数? 和其相应能量来描述。? 是薛定谔方程的合理解， 表示概率密度。 原子轨道=波函数=状态 * 一定的波函数描述电子一定的运动状态。可用?1s、?2s、?2p、?3d¨¨¨分别表示电子处于不同的运动状态，常借用Bohr理论中的“原子轨道”，称原子中一个电子可能的空间运动状态为“原子轨道”，而这些原子轨道都各由一个波函数来描述，也称为“原子轨函” 不同于Bohr理论的“原子轨道”！ * 量子数是一些不连续的、分立的数值，它的增减只能是 1 的整数倍，体现了某些物理量的不连续变化 ，称为量子化。 n、l、m的取值和组合一定时? 才能合理存在，因此三个合理量子数取值的组合就可以确定一个波函数。 一般记成： 薛定谔方程的解为系列合理解，每个解都有一定的能量与其对应，同时每个解? 都要受到三个常数(n, l, m)的规定，即为量子数。 一、量子数和氢原子的波函数 1. 主量子数(n) principal quantum number * 主量子数 n 反映了电子在核外空间出现概率最大的区域离核的远近，这些区域俗称为电子层，是决定核外电子能量的主要因素。 取值：非零正整数，即n＝1、2、3、…… n 值相同的电子称为同层电子。 当 n＝1、2、3、4……时，相应用光谱学符号K、L、M、N……来表示 对于单电子原子，n是决定其电子能量的唯一因素 2. 角量子数(l) azimuthal quantum number * l 决定原子轨道和电子云的形状 在多电子原子中是决定电子能量的次要因素