《基础化学》课件——第一章.pptx

《基础化学》第一章

1.1核外电子的运动状态

一、原子核外电子运动的特征和规律

引言1927年戴维逊和革末将一束高速电子流通过镍晶体(作为光栅)投射到荧光屏上，得到了与光衍射现象相似的一系列明暗交替的衍射环纹，这种现象称为电子衍射。电子束窄缝晶体（光栅）底片

汤姆孙的电子衍射实验

电子衍射实验化学热力学实验表明：电子束运动（相当于一个电子的多次行为）像光（如X射线）一样，也能发生衍射，从而证实了具有粒子性特征（有质量、动量）的电子也具有波的性质，即有波动性。

电子衍射实验化学热力学核外电子运动特征：①具有波粒二象性。②具有统计学规律。

白光散射的时候可以观察到可见光区的连续光谱，但通过实验发现，氢原子激发得到的光谱，却是不连续的线状光谱。

引言在三棱镜色散作用下，氢原子受激发而产生的发射光谱在可见光区（波长为400～750nm）出现红（Hα）、青（Hβ）、蓝（Hγ）、紫（Hδ）四条线状光谱。实验表明氢原子能量变化是不连续的(具有有量子化特征)。紫蓝青红

量子力学研究原子、分子、原子核和电子等粒子运动规律的科学。量子化辐射能的吸收和放出是不连续的，而是按照一个基本量或基本量的整数倍来进行。这个基本量就称为量子或光子。

量子力学

化学热力学研究特点二、四个量子数

2．角量子数（l）

体系的分类又称电子层，表示电子离核平均距离远近，及电子能量高低的量子数。1．主量子数（n）n=1、2、3、4、5、6、7等正整数，用K、L、M、N、O、P、Q等光谱符号表示。n越大，电子离核平均距离越远，电子的能量越高。

状态函数的基本特征2．角量子数（l）又称电子亚层，描述核外电子运动所处原子轨道（或电子云）形状的，也是决定电子能量的次要因素。l≤n－1，常用s、p、d、f等光谱符号表示。角量子数（l）0123...光谱符号spdf...能量变化从左到右能量依次升高当n＝2时，l可以取0，1，表明第二电子层包含2个亚层，即s亚层、p亚层，分别表示为2s、2p，依此类推。

状态函数的基本特征2．角量子数（l）相同电子层，l值越大，电子能量越高。s,p,d亚层的原子轨道图s,p,d亚层的电子云图不同亚层，其原子轨道（或电子云）的形状不同。s亚层→球形p亚层→无柄哑铃形d亚层→四瓣花形

3．磁量子数（m）

状态函数的基本特征3．磁量子数（m）描述原子轨道（或电子云）在空间伸展方向的量子数。m取值是从＋l到－l包括0在内的任何整数值。即│m│≤l当l＝0时，m＝0，即s亚层只有1个伸展方向。当l＝1时，m＝＋1，0，－1，即p亚层有3个伸展方向。

化学热力学当l=2时，m=+2，+1，0，-1，-2，即d亚层有5个伸展方向。3．磁量子数（m）

f亚层有7个伸展方向。

将n、l、m有确定值的核外电子运动状态称为一个原子轨道。当n、l都相同时，原子轨道的能量也相同，故称其为等价轨道。

4．自旋量子数（ms）

状态函数的基本特征4．自旋量子数（ms）描述电子自旋方式的量子数。电子自旋有两种方式，即ms取值仅有两个。即:＋1/2或－1/2，用“↑”或“↓”表示。主量子数角量子数磁量子数自旋量子数核外电子的运动状态

思考题某原子核外电子的运动状态，用下列一套量子数表示，是否正确，为什么？n＝3，l＝3，m＝－1，ms＝＋1/2

1.2多电子原子核外的排布规则

泡利不相容原理能量最低原理洪特规则

状态函数的基本特征1.泡利不相容原理同一原子中不允许有四个量子数完全相同的电子存在。奥地利物理学家泡利一个原子轨道中，最多可容纳两个自旋相反的电子。主量子数n=角量子数l=磁量子数m→自旋量子数相反例：Ca原子有两个4s电子，运动状态为（4,0,0,1/2）和（4,0,0,-1/2）。若用小“○”或“□”表示一个原子轨道，则或。

2.能量最低原理

2.能量最低原理化学热力学又称构造原理，指基态也就是处于能量最低的稳定态原子核外电子排布，总是尽先占据能级最低的轨道，使系统能量处于最低状态的规律。

化学热力学核外电子的能量取决于主量子数(n)和角量量子数(l)，即各电子层的不同亚层，都有一个对应的能量状态，这个能量状态就叫做能级。2.能量最低原理鲍林的原子轨道近似能级图处在同一能级的电子能量相等，那么能量相等的轨道称为等价轨道。

能级组数周期数电子层数个别特例除外，如46Pd。

根据鲍林的原子轨道近似能级图，总结不同电子层的同类亚层能级变化顺序；同一电子层的不同亚层能级变化顺序。查一查

体系的分类①不同电子层的同类亚层，其能级随电子层序数增大而升高。鲍林的原子轨道近似能