《基础化学》课件——第8章 物质结构基础.pptxVIP

第8章物质结构基础;8.1原子结构和元素周期律;8.1.1.1微观粒子的波粒二象性

8.1.1.2波函数和原子轨道

8.1.1.3电子云

8.1.1.4四个量子数;8.1.1.1微观粒子的波粒二象性;;1927年，美国科学家戴维逊（C．T．Dacisson）等人用电子衍射实验证实了德布罗意的假说。电子的衍射照片说明电子与光波相似，当电子通过极小的晶体光栅时，也能象光一样衍射成一圈圈的环纹（图8-1）。而且实验得到的电子波长与根据德布罗意关系式计算的波长完全一致，从而证实了电子具有波粒二象性。人们把这种波叫作德布罗意波，也叫物质波。

后来人们用?粒子、中子、质子等微观粒子替代电子流做类似实验，都同样产生衍射现象。证实了微观粒子具有波粒二象性，即波粒二象性是微观粒子运动的特征。;微观粒子的运动没有确定的轨道，只有一定的空间几率分布，具有统计性的规律。;微观粒子的运动有着不同于宏观物体运动的能量量子化和波粒二象性的特征。它的运动不同于经典力学中的质点，不遵守牛顿力学规律，没有确定的运动轨迹。因此，不能用经典力学来描述微观粒子的运动状态和运动规律，而只能用能反映微观粒子运动特征的量子力学来描述。电子运动状态可以用一个相应的波函数来描述;波函数ψ

●是描述微观粒子（电子）在核外三维空间的一种运动状态的数学函数式ψ(x,y,z)

●波函数是描述微观粒子运动的波动方程(即薛定谔方程)的解。

●每一个确定的波函数即表示电子的一种运动状态。;SchrodingerE;方程的每一个解?，就表示电子的一种运动状态，他是描述原子中核外电子运动状态的数学表达式。

与?相应的E就是电子在这一运动状态下的能量。;波函数?是量子力学描述核外电子运动状态的数学函数式。波函数?（x，y，z）是空间坐标x，y，z函数，它的空间图象可以表示电子在原子中的运动范围或区域，借助经典物理学的概念，通常将这种空间图象称为“原子轨道”。

原子轨道的数学表达式就是波函数，所以，在一些场合也把波函数?称为原子轨道。原子轨道与波函数是同义词。

量子力学中的原子轨??与宏观物体的运动轨道具有本质的区别。原子轨道不是核外电子运动的固定轨迹，是指核外电子运动的空间范围或区域，两者不能混淆。;s，p，d原子轨道的角度分布图形;s、p、d原子轨道角度分布图;;;;（1）角度分布函数只与l，m有关，与n值无关。若原子轨道的l，m相同，它们的角度分布图就完全相同，如1s、2s，3s的角度分布图相同。

（2）图中正、负号反映了波函数的角度有关部分的正、负，这一点在讨论化学键形成时很有意义。

（3）原子轨道角度分布图只表示波函数随角度的变化情况，并不反映电子离核的远近。

（4）特别应当指出，波函数（原子轨道）的角度分布图只表示描述单个电子运动状态的波函数?在空间不同方向上的变化情况，绝对不可误解为是电子绕核运动的轨迹。;8.1.1.3电子云;电子云是用小黑点分布的疏密程度来表示电子在核外空间各处出现的概率密度相对大小的图形，实际上是???2的形象化表示。小黑点密集处，???2较大，表示单位体积内电子出现的概率较大；小黑点稀疏处，???2较小，表示单位体积内电子出现的概率就较小。;这些量子数分别是：主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数ms。下面讨论这些量子数的取值和物理意义;①描述电子层(能层)数;;

对于但电子体系（如H原子只有一个电子），能量完全由n决定，n相同，电子的能量相同。而在多电子原子中，电子的能量不仅决定于主量子数n，而且还决定于角量子数l的大小：

当n，l相同时，电子的能量相同；而n或l不同的电子，其能量也不相同。

当n相同时，l值越大，电子的能量越高，据此同一电子层中的电子又可分为若干不同的电子亚层，每个l值代表一个亚层。

第n电子层中有n个亚层。;l取值：0123…

光谱学符号：spdf….;;当n=1，l=0时，m只能取0一个值，表示s亚层只有一个轨道，可记为1s；;这三条轨道分别用2px、2py、2pz表示。由于2px、2py、2pz轨道的n、l都相同，轨道的能量也就相同。;;波函数可以用n、l、m三个量子数来描述，而每一个波函