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第一节 原子结构 第一章 原子结构与性质 一. 光谱、基态、激发态、跃迁 【微观解释】 基态：电子能量最低的状态 激发态：电子能量高于基态的状态 需吸收能量 释放能量 释放的能量以光能呈现 【原子光谱】 用光谱仪接收各种元素的电子吸收光能后的光谱或释放光能后的光谱，就可以得到元素原子吸收光谱或原子发射光谱，统称为原子光谱。 光谱仪：本生灯、分光器 锂、氦、汞的原子光谱 ↑吸收光谱 ←发射光谱 二.氢原子的量子力学模型 1、电子云 概率密度：P概率/V微小区域体积 小黑点：电子出现在核外空间的一次概率，概率密度越大，电子云图像中的小黑点越密 2、电子云图像的特征 特征①：电子云在核外空间的扩展程度 能层 K L M N O P Q 第一能层 第二能层 第三能层 第四能层 第五能层 第六能层 第七能层 能量 低 高 扩展程度 逐渐增大 特征②：电子云的形状 能级：用于表达处在一定能层上具有一定形状电子云的电子 【形状】 s能级——球形 p能级——双纺锤形/哑铃型 d能级——多纺锤形 f能级——更复杂的形状 特征③：电子云在空间的取向 S电子，球形对称， 一种取向 P电子，三种取向：px，py，pz dxy dyz dxz dx2-y2 dz2 【电子云空间取向数】 s电子空间取向数——1 p电子空间取向数——3 d电子空间取向数——5 f电子空间取向数——7 g电子空间取向数——9 …… 【轨道】——在某一能层和能级上，具有一定空间取向的电子云——电子在核外空间概率密度较大的区域 【能层对应轨道数】 第一能层1个“轨道”——1s轨道 第二能层4个“轨道”——2s轨道，2px轨道， 2py轨道，2pz轨道 第三能层9个“轨道”——3s轨道，3px，3py， 3pz，3dxy，3dyz， 3dxz，3dx2-y2，3dz2 第四能层16个“轨道”——…… 第n能层n2个“轨道” 3、电子的自旋 电子绕自己的轴自旋（像地球绕地轴旋转一样） 自旋方向：只有2种自旋方向——顺时针方向和逆时针方向 在轨道中用↑↓两个箭头来表示电子自旋方向 【4个量子数】 （1）主量子数n n可取的数为1，2， 3，4，5，6，7， 分别表示为K, L, M, N, O, P, Q 在同一原子内，具有相同主量子数的电子，可看作构成一个核外电子“层”。 n值愈大，电子离核愈远，能量愈高。 由于n只能取正整数，所以电子的能量是量子化的。 （2）角量子数l l值相同的电子处于同一亚层（能级）。 l可取的数为0，1，2，… (n –1) ， 共可取n个。 l决定原子轨道的形状。在多电子原子中，当n相同时，不同的角量子数l（即不同的电子云形状）也影响电子的能量大小。 l对应的原子轨道的形状 l =0 l =1 l =2 l =3 l =4 …… —— s能级——球形 ——p能级——双纺锤形 ——d能级——多纺锤形 ——f能级——…… l取值为0,1,2，……（n-1） 当n=1时， l =0……s能级 当n=2时， l =0,1……s能级，p能级 当n=3时， l =0,1,2……s，p，d能级 (3)磁量子数m m值反映原子轨道在空间的伸展方向。 m可取的数值为0，1，2，3，…l，共可取2l +1个值。 例：当l = 0时，按量子化条件m只能取0，即s电子云在空间只有球状对称的一种取向，表明s能级只有一个轨道； 当l =1时，m依次可取1，0，+1三个值，表示p电子云在空间有互成直角的三个伸展方向，分别以px、py、pz表示，即p能级有三个轨道 主量子数n=1,2,3,4,5,6,7，…… 角量子数l=0,1,2,3，……（n-1） 磁量子数m=0，±1，±2，……±l （4）自旋量子数ms 用高分辨率的光谱仪在无外磁场的情况下,可观察到氢原子光谱有分裂现象，说明电子运动应该有两种不同的状态。 为了解释这一现象而提出第四个量子数——自旋量子数， ms 原因：电子除绕核运动外，自身还做自旋运动。用自旋量子数ms = +1/2或ms =