第二章物质结构讲解.ppt

* 1. 主量子数 n n =1, 2, 3, 4, 5, 6…… 正整数 对应 K, L, M, N, O, P…… 电子层 与电子能量有关，对于氢原子而言，电子能量唯一决定于n。 n愈大，电子离核平均距离愈远，能量愈高。 量子数 l = 0，1，2，3, 4……,(n－1) 对应着 s, p, d, f, g…... 电子亚层 l 受 n 的限制： n=1，l=0；1s亚层。 n=2，l=0,1；2s, 2p亚层。 n=3，l=0,1,2；3s, 3p, 3d亚层。 n=4，l=0,1,2,3；4s, 4p, 4d, 4f亚层。 …… 2. 角量子数 l 　　角量子数 l 决定原子轨道的形状。例如 n = 4 时，l 有 4 种取值0、1、2 和 3，它们分别代表核外第四层的4种形状不同的原子轨道 l = 0 表示 s 轨道，形状为球形，即 4s 轨道； l = 1 表示 p 轨道，形状为哑铃形，即 4p 轨道； l = 2 表示 d 轨道，形状为花瓣形，即4d 轨道； l = 3 表示 f 轨道，形状更复杂，即 4f 轨道。 在第四层上，共有 4 种不同形状的轨道。在 n 相同的同层中不同形状的轨道称为亚层，也叫分层。就是说核外第四层有 4 个亚层或分层。角量子数 l 的不同取值代表同一电子层中具有不同状态的亚层或分层。 m = 0，±1, ±2， ±3 ……±l ； m决定原子轨道在核外的空间取向。 l=0， m =0，s轨道为球形，只一个取向； l=1， m =0,±1，代表pz , px和py3个轨道； l=2， m =0,±1, ±2， 代表d亚层有5个取向的轨道： 3. 磁量子数m 　　磁量子数 m ，一般与原子轨道的能量无关。所以三种不同取向的 p 轨道，其能量相等。我们说沿 x 轴、沿 y轴和沿 z 轴分布的三种 p 轨道能量简并，或者说 p 轨道是三重简并的，或者说 p 轨道的重简度为 3。 　　l = 2时，m 有五种取值 0、＋1、－1、＋2、和－2，表示形状为花瓣形的 d 轨道，在核外空间中有五种不同的分布方向。这五种 d 轨道能量简并。l = 3的f 轨道，在空间有七种不同取向。形状更复杂，f 轨道的重简度为 7。 n 主层 l 亚层 m 原子轨道 1 K 0 1s 0 1s 2 L 0 1 2s 2p 0 0,±1 2s 2pz,2px,2py 3 M 0 1 2 3s 3p 3d 0 0,±1 0,±1, ±2 3s 3pz,3px,3py 4 N 0 1 2 3 4s 4p 4d 4f 0 0,±1 0,±1, ±2 0,±1, ±2, ±3 4s 4pz,4px,4py …… 4. 自旋量子数 ms 电子自旋现象的实验装置 　　处于不同运动状态的电子，它们的波函数?各不相同，其???2也当然各不相同。表示???2的图象，即电子云图当然也不一样。下图 给出了各种状态的电子云的分布形状。 电子云的轮廓图 电子云的轮廓图 从图中看出，s 电子云是球形的；p 电子云沿着某一坐标轴的方向上呈无柄的哑铃形状，共有三种不同的取向；d 电子云的形状似花瓣，它在核外空间中有五种不同取向。 小结： n：决定电子云的大小 l：决定电子云的形状 m：决定电子云的伸展方向 一个原子轨道可由n,l,m 3个量子数确定。 一个电子的运动状态必须用n,l,m,ms 4个量子数描述。 1. 基态原子的核外电子排布原则 最低能量原理 电子在核外排列应尽先分布在低能级轨道上, 使整个原子系统能量最 低。 Pauli不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式相反的电子。 Hund 规则 在 n 和 l 相同的轨道上分布的电子,将尽可能分占 m 值不同的轨道, 且自旋平行。 核外电子的排布 半满全满规则： C：1s2 2s2 2p2 [He]、[Ar]——原子芯 N：[He] 2s2 2p3 1s 2s 2p Z=24 Z=29 Cu： 全满：p6，d10，f14； 半满：p3，d5，f7； 全空：p0，d0，f0。 *