第六节 原子结构.ppt

第六章 原子结构 第一节 原子结构理论的发展简史 一、古代希腊的原子理论 二、道尔顿(J. Dolton) 的原子理论---19世纪初 三、卢瑟福(E.Rutherford)的行星式原子模型 -------19世纪末 四、近代原子结构理论-------氢原子光谱 19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。 2.汤姆生原子模型的“枣糕镶嵌式” 第二节 氢原子光谱与波尔理论 概率密度和电子云 电子云的概念 1、屏蔽效应 p133（σ与n的关系） 由核外其余电子抵消部分核电荷对指定电子吸引的作用 称为屏蔽效应 核电荷由原来的Z变成（Z-σ），σ 称为屏蔽常数，它代 表电子之间的排斥作用，相当于σ电子处于处于原子核上 将原有核电荷抵消的部分。 有效核电荷Z* ＝ （Z-σ） 在多电子原子中，电子的运动的能级 （Z-σ） 斯莱特Slater 根据光谱数据，归纳出一套估算屏蔽常数σ的方法： (1) 现将电子按内外依次分组： (1s), (2s2p), (3s3p), (3d), (4s4p), (4d), (4f), (5s5p)…. (2) 外层电子对内层电子无屏蔽作用，各组σ＝ 0； (3) 如被屏蔽电子为(ns, np)组中的电子，则同组中每一其它电子对 被屏蔽电子的σ = 0.35 (同组为1s电子时σ为0.30)。 (n-1) 电子层中的每个电子对被屏蔽电子的σ为0.85 (n-2)以及更内层的电子的σ为 1.00 ； (5) 如被屏蔽电子为(nd)或(np)组中的电子，同组中其它各电子对被 屏蔽电子的σ = 0.35；按上述顺序所有左侧各组中的各电子对被 屏蔽电子的σ均为 1.00。 解：根据斯莱特规则求 σ值： σ3d = 18 × 1.00 = 18.00 σ4s = 10 ×1.00 + 8 × 0.85 = 16.80 所以 E3d E4s 例1. 计算基态钾原子(19)的4s和3d电子的能量。 (1s)2, (2s2p)8, (3s23p6), (3d)0, (4s14p), 2. 在多电子原子中，电子能级与n, l之间的关系： （1）当l相同，n不同时，n越大能量则越高 　　　　E(1s) E(2s) E(3s) E(4s) n越大，电子离核的平均距离越远，原子中其它电子对它的屏弊作用则越大。即σ值越大，能量越大。 （2）当n相同，l不同时，l越大(最大峰离核越远说明电 　　　子出现的几率最多的离核越远)，能量越高 Ens Enp End Enf 　　 多电子原子中，n相同时，l越小，电子离核的小峰越近， 钻到核附近的机会就多，电子钻的越深受核在吸引力越 强，其它电子对的屏蔽作用就越小，能量就越低。 E3s　 ？？？？？ E4d 3. 穿透效应 p134（σ与l的关系） 由于电子的角量子数l不同，其几率的径向分布不同，电 子钻到核附近的几率较大者受到核的吸引作用较大，因而 能量不同的现象，称为电子的钻穿效应。 概率：电子在核外空间某一区域内出现的机会称为概率。出现的机会多 ，概率大，反之，概率小。 概率密度 |Ψ|2 ：电子在核外空间某处单位微体积内出现的概率叫概率密度。 概率 = 概率密度 |Ψ|2 ×体积dτ 概率密度 电子云就是概率密度|Ψ|2的形象化图示。处于不同运动状态的的电子，它们的波函数ψ各不相同，其|Ψ|2也不相同，电子云图也不一样。 各种状态的电子云的分布形状 S 电子云 p 电子云 d 电子云 为了得到有意义的合理解，波函数中必须引入三个常数 项n, l, m, 而且它们的取值有如下限制： 主量子数 n = 1,2,3…..∞ 角量子数 l = 0,1,2…..n-1 磁量子数 m = 0, ±1, ± 2,……. ±l 3、四个量子数 p132-133 （1） 主量子数n 主量子数在确定电子运动的能量时起着头等重要的作用。 在氢原子中的能量则完全由n决定： n可取1，2，3，4，5，6，7等 n相同的电子为一个电子层 当 n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 电子层符合：K, L, M, N, O, P, Q （2） 角量子数l 角量子数l确定原子轨道的形状并在多电子原子中和主量子 数一起决定电子的能级。 电子绕核运动时，不仅具有一定的能量，而且也有一定的 角动量M,它的大小原子轨道的形状有密切关系。