原子电子云课件.docx

电子云是物理学、化学中的一项概念。电子云是近代对电子用统计的方法，在核外空间分布方式的形象描绘，它的区别在于行星轨道式模型。电子有波粒二象性，它不像宏观物体的运动那样有确定的轨道，因此画不出它的运动轨迹。不能预言它在某一时刻究竟出现在核外空间的哪个地方，只能知道它在某处出现的机会有多少。为此，就以单位体积内电子出现几率，即几率密度大小，用小白点的疏密来表示。小白点密处表示电子出现的几率密度大，小白点疏处几率密度小，看上去好像一片带负电的云状物笼罩在原子核周围，因此叫电子云。在量子化学中，用一个波函数Ψ（x，y，z）表征电子的运动状态，并且用它的模的平方|Ψ|2值表示单位体积内电子在核外空间某处出现的几率，即几率密度，所以电子云实际上就是|Ψ|2在空间的分布。研究电子云的空间分布主要包括它的径向分布和角度分布两个方面。径向分布探求电子出现的几率大小和离核远近的关系，被看作在半径为r，厚度为dr的薄球壳内电子出现的几率。角度分布探究电子出现的几率和角度的关系。例如s态电子，角度分布呈球形对称，同一球面上不同角度方向上电子出现的几率密度相同。p态电子呈8字形，不同角度方向上几率密度不等。有了pz的角度分布，再有n=2时2p的径向分布，就可以综合两者得到2pz的电子云图形。由于2p和3p的径向分布不同，2pz和3pz的电子云图形也不同。核外电子层分K、L、M、N、O、P，，?可是科学家发现，在这每一层上，又有很多能量不同的区域，即电子亚层；?这种电子亚层有四种，分别用字母s,p,d,f来表示；?电子亚层，其实你就可以理解为电子轨道群，?每个亚层上都有若干个轨道，?s亚层有1个轨道，p亚层有3个轨道，d亚层有5个轨道，f亚层有7个轨道，?有了这些轨道，电子才能装进去，每个轨道上能容纳2个自旋方向相反的电子（意思就是说，这两个电子旋转方向不一样）。??那么我再给你找些实用的资料，以后对你会很有用的：?①K层只有s亚层，简称为1s；L层有s，p两个亚层，简称为2s，2p；M层有s，p，d三个亚层，简称为3s，3p，3d；等等。?②由于亚层的存在，使同一个电子层中电子能量出现不同，甚至出现低电子层的高亚层能量大于高电子层的低亚层，各亚层能量由低到高排列如下：??1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s，4f，5d，6p，7s，5f.......?补充一点：根据能量最低原理，电子通常总是先填充能量低的亚层（懂了这个你就知道为什么有时第三层，就是M层有时没有填满，电子就去添下一层N层了吧，如钙，3s和3p都填满了，但是没填3d，就去填4s）?③个人建议：如果你想更了解关于电子亚层的知识，可以再了解一下：能量最低原理，洪特原理，保里不相容原理，洪特特例。有一个公式可以方便记忆：ns(n-2)f(n-1)dnp 只要记住其中d亚层从3d开始，f亚层从4f开始就行了。写能级顺序时n从1开始取，f前的n=6,d前的n=4。原子轨道编辑薛定谔方程薛定谔方程是描述微观粒子运动的基本方程，1927年奥地利物理学家薛定谔将光的波动方程引申来描述原子中单个电子运动规律建立起来的，是一个二阶偏微分方程。即：薛定谔方程式中：x、y、z — 是电子的空间直角坐标Ψ —波函数（是三维空间坐标x、y、z 的函数）E — 系统的总能量V — 系统的势能（核对电子的吸引能）m、E、V 体现了微粒性，Ψ 体现了波动性。氢原子体系的 Ψ 和与之对应的 E 可以通过解薛定谔方程得到，解出的每一个合理的Ψ 和E ，就代表体系中电子运动的一种状态。可见，在量子力学中是波函数来描述微观粒子的运动状态。为了解的方便，常把直角坐标x、y、z 换成极坐标r 、θ、φ 表示，换算关系是：在解方程时，为了使解出的函数有合理的物理意义，还必须引入一套参数 n、l、m 作为限制条件。这一套参数在量子化学中称为量子数。其取值规则为：n = 1，2， 3，… … n 为自然整数l ≤ n - 1 l = 0,1,2,…, ( n -1)|m| ≤ l m = 0,±1,±2, … , ±l每一组轨道量子数n、l、m，可以确定一个函数，即：波函数Ψ(r,θ,φ ):代表电子运动的一种稳定状态，俗称原子轨道。径向波函数R(r):由n和l决定，它描述波函数随电子离核远近(r)的变化情况.角度波函数.Y ( θ，φ ):由l和m决定，描述波函数随电子在核的不同方向的变化情况，通常将l=0,1,2.3,…的轨道分别称为s轨道、p轨道、d轨道、f轨道、…角度分布图(1) 原子轨道的角度分分布图：Y (θ，φ) ——θ、φ 作图而成。例如： l s 至 n s 的角度部分函数为：s 的角度函数与角度无关，是以半径为 r 的球形。p 轨道的轨道的角度分布函数与方向有关。如Y 2pz 为：Y 2