原子结构和元素周期表.ppt

波函数角度分布图★波动力学中的波函数Ψ对应于经典物理学中光波的振幅;★经典物理学中,光的强度与振幅的平方成正比;波动力学中,微粒波的强度与波函数的平方(Ψ2)相联系;★Ψ2的物理意义是概率密度.因为根据玻恩统计解释,微粒波的强度(Ψ2)表达微粒在空间某点单位体积内出现的概率.我们最初介绍“orbital”概念时说,特定能量的电子在核外空间出现最多区域叫原子轨道.从电子云(electronclouds)角度讲,这个区域就是云层最密的区域.注意,电子云不是一个科学术语,而只是一种形象化比喻.特别注意,一个小黑点绝不代表一个电子,您不妨将密密麻麻的小黑点看作某个特定电子在空间运动时留下的“足迹”.一条轨道是一个数学函数,很难阐述其具体的物理意义.它不是行星绕太阳运行的“orbit”，不是火箭的弹道，也不是电子在原子中的运动途径,只能将其想象为特定电子在原子核外可能出现的某个区域的数学描述.从波函数Ψ(r,θ,φ)到电子云Ψ2(r,θ,φ)表示径向电子云分布的两种方法之一:电子云径向密度分布曲线(蓝色曲线)★纵坐标:R2★离核越近,电子出现的概率密度(单位体积内的概率)越大.(这种曲线酷似波函数分布曲线)[Ψ2(r,θ,φ)=R2(r)·Y2(θ,φ)]表示径向电子云分布的两种方法之二:电子云径向分布曲线(红色曲线)★纵坐标:4πr2R2★4πr2R2曲线是4πr2曲线和R2曲线的合成曲线.★曲线在r=53pm处出现极大值,表明电子在距核53pm的单位厚度球壳内出现的概率最大.★波动力学模型得到的半径恰好等于氢原子的玻尔半径.[Ψ2(r,θ,φ)=R2(r)·Y2(θ,φ)]电子云角度分布图轨道图形描述:小结★酷似波函数的角度分布图.★但是,叶瓣不再有“+”、“-”之分.★要求牢记：◎s,p,d电子云的形状,◎s,p,d电子云在空间的伸展方向.电子云角度分布图★由R(r)和R2(r)得到彼此酷似的两种径向分布图.★由Y(θ,φ)和Y2(θ,φ)得到彼此酷似的两种角度分布图.★由4πr2R2(r)得到的也是径向分布图.注意,纵坐标4πr2R2

表示概率,而不再是概率密度了.补充:多电子原子轨道的能级

(theenergylevelofmany-electronatoms)1鲍林近似能级图（portrayalofPaulingapproximationenergylevel)3屏蔽和穿钻(shieldingandpenetration)2科顿能级图（Cottonenergylevelportray)Pauling,L.C.(1901-1994)1.6基态原子的核外电子排布

（ground-stateelectronconfiguration）1鲍林近似能级图◆n值相同时,轨道能级则由l值决定,例:E(4s)E(4p)E(4d)E(4f).这种现象叫能级分裂.◆l值相同时,轨道能级只由n值决定,例:E(1s)E(2s)E(3s)E(4s)◆n和l都不同时出现更为复杂的情况,主量子数小的能级可能高于主量子数大的能级,即所谓的能级交错.能级交错现象出现于第四能级组开始的各能级组中,例如第六能级组的E(6s)＜E(4f)＜E(5d).Aqualitativeenergy-levelsdiagramformany-electronatoms对鲍林能级图的重要说明◆1939年,鲍林(PaulingL)从大量光谱实验数据出发,通过理论计算得出多电子原子(Many-electronatoms)中轨道能量的高低顺序,即所谓的顺序图(图1.10).图中一个小圆圈代表一个轨道(同一水平线