第四章物质结构-1.ppt

(2) 角量子数（l）（相当于电子亚层） 角量子数ι：是确定原子轨道的形状并在多电子原子 中和n一起决定电子的能级的量子数. ι的取值要求: ι=0,1,2,…(n-1)的正整数 L ： 0、1、2、3、4……(n-1) 共n个取值 光谱符号 ：s、p、d、f、g 电子绕核运动的角动量(M)的大小也是量子化的，其绝对值由角量子数 ι决定： 当ι不同时,原子轨道的形状就不同。 每一个电子层中有几种形状的原子轨道 与n有关，n是几，就有几种形状 。 主量子数 n=1 n=2 n=3 n=4 角量子数 ι=0 ι=0,1 ι=0,1,2 ι=0,1,2,3 轨道类型 1s 2s,2p 3s,3p,3d 4s,4p,4d,4f n和ι都相同的电子具有相同的能量,构成一个能级(又称亚层)，n等于几,这层就有几个能级 多电子原子中电子的能量决定于主量子数 n和角量子数l。 n相同，l 不同时：　 　　 E4SE4pE4dE4f 单电子原子如：氢原子 n不同，l 相同时： E1SE2SE3SE4S n相同，l 不同时： E4S=E4p=E4d=E4f （3）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 同一亚层内的各原子轨道, 在没有外加磁场下, 能量是相等的，称等价轨道 (简并轨道) ① 磁量子数m与电子的能量无关 简并轨道: n和l相同而m不同的各原子轨道， 简并轨道是能量相同的原子轨道 顺时针和逆时针,“↓”和“↑” ms=+1/2(顺)和ms=-1/2(逆) (4) 自旋量子数ms 需要4个量子数n、l、m、ms才能全面确定电子的一种运动状态 n= 4 4 4 4 4 4 l= 1 1 1 1 1 1 m= -1 -1 0 0 +1 +1 ms= +1/2 -1/2 +1/2 -1/2 +1/2 -1/2 例题: 用四个量子数描述 n = 4, l = 1 的所有电子的 运动状态。 解: 对于确定的l = 1, 对应的有 m = -1, 0, +1 有三条轨道, 每条轨道容纳两个自旋方向相反的电子, 所以有 3×2 = 6 个电子的运动状态分别为: n ι m 轨道数 电子数(2n2) K 1 s 0 0 １ 1 2 2 L 2 s 0 ０ １ 4 2 8 p 1 0、 ±1 3 6 M 3 s 0 0 １ 9 2 18 p 1 0、 ±1 3 6 d 2 0、±1、±2 5 10 N 4 s 0 0 １ 16 2 32 p 1 0、 ±1 3 6 d 2 0、±1、±2 5 10 f 3 0、±1、±2、±3 7 14 * * * * 2.氢原子光谱 n1和n2都是正整数，而且n2＞n1 　　氢光谱是所有元素的光谱中最简单的光谱。在可见光区，它的光谱只由几根分立的线状谱线组成,其波长和代号如下所示： ?谱线　 Hα Hβ Hγ Hδ H? … 　编号(n) １ 　２　　 ３ 　 ４　 　 ５ …　波长/nm 656.279 486.133 434.048 410.175 397.009 … 　　不难发现，从红到紫,谱线的波长间隔越来越小。ｎ5的谱线密得用肉眼几乎难以区分。1883年，瑞士的巴尔麦（J.J.Balmer 1825-1898）发现，谱线波长(λ)与编号(n)之间存在如下经验方程： 巴尔麦的经验方程引发了一股研究各种元素的光谱的热潮，但人们发现，只有氢光谱(以及类氢原子光谱)有这种简单的数学关系。 类氢原子是指He+、Li2+等原子核外只有一个电子的离子。 里德堡把巴尔麦的方程作了改写大大促进了揭示隐藏在这一规律后面的本质,这是科学史上形式与内容的关系的一个典型例子。寻找表达客观规律的恰当形式是一种重要的科学思维方法。 玻尔理论的建立 1913年,年轻的丹麦物理学家玻尔在总结当时必威体育精装版的物理学发现： 普朗克黑体辐射和量子概念、 爱因斯坦光子论、 卢瑟福原子带核模型 ——上述三者的基础上建立了氢原子核外电子运动模型,解释了氢原子光谱，后人称为玻尔理论。 爱因斯坦的光量子论 A.Einstein:首先注意到量子假设有可能解决经典物理学所碰到的其它困难的是年轻的。 1905年，