结构化学课件2-3.ppt

**波函数（?，原子轨道）和电子云（?2在空间的分布）是三维空间坐标的函数，将它们用图形表示出来，使抽象的数学表达式成为具体的图像，对了解原子的结构和性质，了解原子化合为分子的过程具有重要意义。2.3.1Ψ－r图和Ψ2－r图：一般用于表示波函数只是r的函数、跟θ、Φ无关的ns态电子在离核为r的圆球面上波函数和电子云的数值?。某些量的原子单位：a0=1,me=1,e=1,4??0=1,h/2?=1,e2/4??0a0=1H（Z=1）原子的1s和2s态波函数采用原子单位可简化为：0.60.50.40.30.20.10??21s012345r/a00.20.10－0.1?2s02468r/a0●对于1s态：核附近电子出现的几率密度最大，随r增大稳定地下降；●对于2s态：在r?2a0时，分布情况与1s态相似；在r=2a0时，?=0，出现一球形节面（节面数=n-1）；在r?2a0时，?为负值，到r=4a0时，负值绝对值达最大；r?4a0后，?渐近于0。●1s态无节面；2s态有一个节面，电子出现在节面内的几率为5.4%，节面外为94.6%；3s态有两个节面，第一节面内电子出现几率为1.5%，两节面间占9.5%，第二节面外占89.0%。S态电子云示意图2.3.2径向分布图：●径向分布函数D：反映电子云的分布随半径r的变化情况，Ddr代表在半径r到r+dr两个球壳夹层内找到电子的几率。●将?2(r,?,?)d?在?和?的全部区域积分，即表示离核为r，厚度为dr的球壳内电子出现的几率。○将?(r,?,?)＝R(r)?(?)?(?)和d?＝r2sin?drd?d?代入，并令s态波函数只与r有关，且?(?)?(?)=1/(4?)1/2，则D=r2R2=4?r2?s20510152024r/a01s2s2p3s3p3d0.60.300.240.160.0800.240.160.0800.160.0800.120.080.0400.120.080.040r2R2☆1s态：核附近D为0；r＝a0时，D极大。表明在r＝a0附近，厚度为dr的球壳夹层内找到电子的几率要比任何其它地方同样厚度的球壳夹层内找到电子的几率大。☆每一n和L确定的状态，有n－L个极大值和n－L－1个D值为0的点。☆n相同时：L越大，主峰离核越近；L越小，峰数越多，最内层的峰离核越近；L相同时：n越大，主峰离核越远；说明n小的轨道靠内层，能量低；☆电子有波性，除在主峰范围活动外，主量子数大的有一部分会钻到近核的内层。2.3.3原子轨道等值线图：?(原子轨道)随r，?，?改变，不易画出三维图，通常画截面图，把面上各点的r,?,?值代入?中，根据?值的正负和大小画出等值线，即为原子轨道等值线图。将等值线图绕对称轴旋转，可扩展成原子轨道空间分布图。2pz：最大值在z轴上离核±2a0处，xy平面为节面(n-1)；3pz：与2pz轮廓相似，在离核6a0处多一球形节面；氢原子的原子轨道等值线图(单位a0，离核距离乘了2/n，△为绝对值最大位置，虚线代表节面)原子轨道的对称性：s轨道是球形对称的；3个p轨道是中心反对称的，各有一平面型节面；5个d轨道是中心对称的，其中dz2沿z轴旋转对称，有2个锥形节面，其余4个d轨道均有两个平面型节面，只是空间分布取向不同。由原子轨道等值线图派生出的几种图形：1)电子云分布图：即?2的空间分布图，与?的空间分布图相似，只是不分正负；(2)?的网格线图：用网格线的弯曲程度体现截面上?等值线大小的一种图形；(3)原子轨道界面图：电子在空间的分布没有明确的边界，但实际上离核1nm以外，电子出现的几率已很小，故可选取某一等密度面（界面），使面内几率达一定百分数（如90%，99%），界面图实际表示了原子在不同状态时的大小和形状；(4)原子轨道轮廓图：把?的大小轮廓和正负在直角坐标系中表达出来，反映原子轨道空间分布的立体图形（定性），为了解成键时轨道重叠提供了明显的图像，在化学中意义重大，要熟记这9种原子轨道的形状和＋、－分布的规律原子轨道轮廓图(各类轨道标度不同)多电子原子与氢原子及类氢离子间的最主要区别：含有两个或两个以上的电子，如He,Li等两个假定：1、波恩—奥本海默近似，即核固定近似。