大学化学(无机类)原子结构的近代概念(授课讲义).ppt

第五章 原子结构和元素周期性 5.2 原子结构的近代概念 粒子性——电子有确定的体积 (直径约为10-15m) 和质量(9.1091×10-31kg) 演示 波动性——衍射现象 将高速运动的电子 束通过晶体光栅， 投射到感光底片上， 得到明暗相间的衍 射环纹。 5.2.1 电子的波粒二象性 电子运动有规律，但无法确定其运动轨迹 概率——出现机会多少 核外空间某些区域电子出现的机会多， 概率大 核外空间某些区域电子出现的机会少， 概率小 概率密度——电子在原子核外某处单位 体积内出现的概率 5.2.2 概率 薛定谔波动方程： 　　描述微观粒子运动状态的基本方程 波函数 5.2.3 原子轨道 对氢原子来说,波函数 (x、y、z)是描述 氢原子核外电子运动状态的数学表达式 m——电子质量 h——普朗克常数 E——体系总能量 V——电子的势能 波函数 方程的每一个合理的解代表体系中电子的一种可能运动状态 在量子力学中，用波函数和与其对应的能量来描述电子的运动状态 对薛定谔方程求解，可以得到一系列 波函数 １s、 ２s、 ２p..... i 相应的能量值 E１s、 E２s、 E２p ..... Ei ( ) 0 / 3 0 4 1 , , a r e a r - = p φ q E1s=-2.179×10-18J Ψ是描述电子运动状态的数学表达式， Ψ的空间图象叫原子轨道， 原子轨道的数学表达式就是波函数 原子轨道的角度分 布图： 将波函数 的角度 分布部分(Y)作图所得的图象 z x + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - z z z z z x x x x x x x y y y y s py px pz dxy dyz dxz dz2 dx2-y2 原子轨道的角度分布图 以2pz为例：n =2 , l =1 , m = 0 径向部分 角度部分 ( ) ( ) ( ) φ q , , r φ q , Y r R ? = + － 30° 60° θ 角度部分 概率密度： | |2 表示电子在原子内核外某处出现的概率密度　　 用小黑点的疏密 表示电子出现概率密度的相对大小 小黑点较密的地方，概率密度较大，单位体积内电子出现的机会多 如 1s的电子云 5.2.4 电子云 电子云：| |2的空间图象 　　 电子云角度分布图： |Ψ|2角度部分作图。 z z z z z z x x x x x x x x y y y y y s py px pz dxy dyz dxz dz2 dx2-y2 与原子轨道角度分布图的不同： 原子轨道 电子云 有正、负 为正 (一般不标) 胖 瘦 主量子数(n) 表示原子轨道或电子云离核距离和能级高低 　　n=1、2、3、4、5 …..∞ 正整数 n 1 2 3 4 5 电子层 第一层 第二层 第三层 第四层 第五层 电子层符号 K L M N O n值越小，该电子层离核越近，能级越低 5.2.5 量子数 副量子数(ι) 表示原子轨道或电子云的形状 　ι=0、1、2、3 …..(n-1) 的正整数 ι ０ １ ２ ３ 4 5 形状 球形 哑铃形 花瓣形 电子亚层符号 s p d f g h 同一电子层,ι值越小,该电子亚层能级越低 n １ ２ ３ ４ ι 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 符号 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 磁量子数(m) 表示原子轨道或电子云在空间的伸展方向 m值： -ι 、0、+ι 的正整数, 共(2l+1)个 ι ０ １ ２ m 0 -1、0、+１ -2、-1、0、+1 、+2 原子轨道符号 s py、px、pz dxy、dyz、dz2、dxz、 dx2-y2 同一亚层内的各