大学化学原理第一章剖析.ppt

1.2.4.3　磁量子数m 　　 l m 轨道名称 轨道符号 亚层轨道数 0 0 s 1 1 0 ±1  3 2 0 ±1 ±2 5 l,m取值与轨道名称的关系 1.2.4.3　自旋量子数ms 物理意义：表示电子运动的自旋方向 自旋只有两个方向：顺时针、逆时针 同一轨道只能容纳两个自旋相反的电子 　 ms +1/2 -1/2 自旋方向 顺时针 逆时针 箭头示意 ↑ ↓ 1.2.4. 4 　量子数小结2-1 原子轨道是由三个量子数n,l,m确定的电子运动区域，原子中每个电子的运动状态用四个量子数n、l、m、ms描述，四个量子数确定之后，电子在核外空间的运动状态也就确定了。 泡利不相容原理：在同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的两个电子；即同一原子中无状态相同的电子。 电子层最大容量原理：同一轨道上只能容纳两个自旋方向相反的电子；第n个主层上有n2个轨道，最多可容纳2n2个电子 1.2.4. 4 　量子数小结2-2 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的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伸展方向。 自旋量子数ms决定电子的自旋方向 1.3　原子核外电子排布和元素周期律 1.3.1　多电子原子能级 1.3.2　核外电子排布 1.3.3　原子的电子层结构和元素周期律 1.3.1　多电子原子能级 1.3.1.1　鲍林近似能级图 1.3.1.2　屏蔽与钻穿 1.3.1.3　科顿能图 1.3.1.1　鲍林近似能级图 美国化学家鲍林(Pauling L)根据光谱实验结果总结出多电子原子各轨道能级高低，得到近似能级图    1so 2so 2pooo 3so 3pooo 4so 4pooo 3dooooo 5so 5pooo 4dooooo 6so 6pooo 5dooooo 4fooooooo 能量 1(1s) 2(2s 2p) 3(3s 3p) 4(4s 3d 4p) 5(5s 4d 5p) 6(6s 4f 5d 6p) 能级组  7so 7pooo 6dooooo 5fooooooo 7(7s 5f 6d 7p) 1.3.1.1　鲍林近似能级图 近似能级图是按原子轨道的能量高低顺序排列的，能量相近的划为一组，成为能级组，共七个能级组。 对于4、5、6、7能级组，在一个能级中包含不同电子层的能级现象称为能级交错 每个小圆圈代表一个原子轨道，同高度的圆圈代表简并轨道 l相同，n越大，能量越高 n相同，l越大，能量越高 同一主层中各亚层能级产生差别的现象叫做能级分裂 n、l都不同，比较能量使用(n+0.7l) 1.3.1.2　屏蔽效应和钻穿效应 因电子之间的相互排斥而使核对外层电子的吸引被减弱的作用称为屏蔽效应（或屏蔽作用）。 外层电子具有钻到内部空间而更靠近核的现象叫电子的钻穿（或穿透）。电子钻穿的结果，降低了其余电子对它的屏蔽作用，受到的有效核电荷的作用增强，从而使轨道能量降低。这种现象称为电子的钻穿效应。 屏蔽效应 多电子原子中，电子运动的能量用“中心势场模型”近似处理：每个电子都在核和其余电子所构成的平均势场中运动，其余电子对该选定的电子的排斥作用看作相当于σ个电子电荷是从原子中心产生的，犹如核电荷数减少了σ个 z*＝z –σ z*　有效核电荷 z　 核电荷数 σ　屏蔽常数 屏蔽常数与其余电子的多少及它们所处轨道，以及选定电子所在轨道有关。 屏蔽效应 内层电子对外层电子的屏蔽作用较大，外层电子对较内层电子近似看作不屏蔽。 n越小，屏蔽作用越大 K L M N··· n越大， 被屏蔽程度(σ)越大，z*越大，势能越高 K L M N··· n相同，l越大，被屏蔽作用(σ)越大，能量越高——能级分裂 EnsEnpEndEnf 3d 与 4s轨道的径向分布图 钻穿效应 2s,2p轨道的径向分布图 钻穿效应解释能级分裂。 n相同，l越小，钻穿能力增强，能量降低。 钻穿效应解释能级交错 4s的最大峰虽然比3d离核远，但由于它有三个小峰钻到3d峰内而靠近核，致使其能量低于3d，产生了能级交错现象 1.3.1.3　科顿能图 可以比较同一原子中原子轨道能级的相对高低，还可以比较不同元素原子轨道的能级相对高低。 n相同的氢原子轨道的简并性和过渡元素失电子的先后顺序。 原子轨道的能量随原子序数的增大而降低。 随着原子序数的增大，原子轨道产生能级交错现象。 1.3.2　核外电子排布 1.3.2.1　基态原子核外电子排布三规则 1.3.2.2　基态原子的电子排布 1.3.2.3　基态阳离子排布 1.3.2.1　核外电子排布三规则 泡利不相容原理 在同意原子中，每个轨道上最多只能容纳自旋方向相反的两个电子 能量最低原理 在满足