物质结构简介I.ppt

Template copyright 2005 第一节 微观粒子的运动特征 量子数小结： 原子轨道是由三个量子数 n,l,m 确定；原子中每个电子 的运动状态用四个量子数n、l、m、ms描述，四个量子 数确定之后，电子在核外空间的运动状态也就确定了。 例：当 (n，l，m，ms) 为 (3，1，0，＋1/2)，表明该电子 处在原子中第三电子层，原子轨道为哑铃状，在空间伸展方 向为Z轴方向，即3pz，电子采取顺时针方向自旋 注意：各量子数间的取值规定 泡利不相容原理：在同一原子中，不可能有四个量子数 完全相同的两个电子；即同一原子中无状态相同的电子。 电子层最大容量原理：同一轨道上只能容纳两个自旋方向 相反的电子；第n个主层上有n2个轨道，最多可容纳2n2个电子 三、波函数与电子云图象 概率密度： 电子云图： 以黑点的疏密表示概率密度分布的图形，是 电子在核外空间概率密度分布的形象化表示。 1s 电子云 1s电子云 界面图 (P 95%) 波函数与电子云图形 R n, l (r) ：波函数的径向部分，由n, l 决定 Y l, m (?, ?)： 波函数的角度部分，由l, m 决定 R2 n, l (r) ： 电子云 (? 2)径向密度分布 r2R2 n, l (r) ： 电子云 (? 2)径向分布 （电子在离核半 径为r单位厚度的薄球壳内 出现的几率） Y2 l, m (?, ?)：电子云(? 2)角度分布 氢原子一些波函数的径向部分和角度部分 2pz 2py 2px 2s 1s Yl,m (θ,φ) Rn (r) ψn,l,m (r,θ,φ) 轨 道 波函数的角度分布图： －－－是角度函数Y l, m (?, ? )随?, ? 变化的图象。 s轨道： l = 0, m = 0 从坐标原点出发，引出方向为(θ,φ) 的直线，取其长度为Y，把各个端点 连接起来在空间构成曲面。 操作： + p轨道： l = 1, m = 0, ±1 + - + - - + ＋ － 30o 60o d轨道： l = 2 m = 0, ±1, ±2 + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - 电子云的角度分布图： －－－Y2 l, m (?, ? )随?, ? 变化的图象。 s，p，d 原子轨道的角度分布图 s，p，d 电子云角度分布图 区 别 ！ 电子云的径向分布图： R2 n, l (r): 电子云(? 2) 径向密度分布函数 r2R2 n, l (r): 电子云(? 2) 径向分布函数 电子云径向分布图： －－－ r2Rn,l(r)2 随r 变化作图 表示电子在离核半径为r 的单位厚度的 薄球壳内出现的几率： dr r r+dr 氢原子的几种 径向分布图： 峰表示几率出现大的半径位置 峰的个数：n - l n越大，离核越远；n 相同，平 均距离相近 52.9 pm 氢原子基态Bohr半径处 电子云分布图： －－－综合了角度部分和径向部分 ns电子云空 间分布图 ns电子云空 间分布图 np电子云空 间分布图 第三节 多电子原子核外电子的运动状态 一、屏蔽效应和穿透效应 屏蔽效应： 在多电子的原子中，每 个电子除了受原子核(Z) 的吸引外，同时还受其他(Z –1)个电子的排斥。 这种排斥作用相当于抵消了部分原子核电荷的 作用，称为屏蔽效应。 单电子体系： 多电子体系： 有效电荷： σ：屏蔽常数 内层电子对外层电子的屏蔽作用较大， 外层电子对较内层电子近似看作不屏蔽。 n越小，屏蔽作用越大 K L M N··· ··· n越大， 被屏蔽程度(σ)越大，z*越小，势能越高 K L M N··· ··· n相同，l越大，被屏蔽作用(σ)越大， 能量越高——能级分裂 EnsEnpEndEnf * * 第四章 物质结构简介 制作： 理学院化学系 十九世纪末的物理学三大发现 X射线（1895，伦琴，德国物 理学家） 放射性（1896，贝克勒尔，法 国物理学家） 电子（1897，汤姆逊，英国物 理学家） 这些发现证明了原子具有复杂 的结构，揭开了物理学革命乃 至现代科学革命的序幕。 卢瑟福(E·Rutherford)的原子核型结构。 原子中含有带负电的电子，意味着必然还有带正电的部分。 1911年Rutherford和助手Hans Geiger通过α粒子（He2+）散射 实验证明了原子核的存在，提出了核型原子