无机化学第五章原子结构与元素周期表.ppt

5.1.1 氢原子光谱与Bohr理论 5.1.2 电子的波粒二象性 微观粒子运动的特性：从波粒二象性的特点出发，原子中电子的运动规律是怎样的？ 由慢射电子枪实验，推论：原子中个别电子某时刻在什么地方出现虽然不能确切知道，但核外电子的分布是有规律的：电子在核外空间某区域出现的几率较大，而另一些区域电子出现的几率较小。 量子力学认为：原子核外电子的运动具有按几率分布的统计规律性。 2、电子云 为了形象地表示核外电子运动的概率分布情况，化学上常用黑点分布的疏密来表示电子出现概率密度的相对大小。 密 —— 概率密度大，单位体积内电子出现的机会多. 用小黑点的疏密来描述电子在核外出现的概率密度分布所得的空间图像称电子云。 由于概率密度ρ∝ ，若以 作图，可得到电子云的近似图象。 将它的角度分布部分作图，所得图象称为电子云角度分布图。 比较原子轨道角度分布图Y和电子云角度分布图Y2 ： 相似点：图形基本相似。 不同点: (1) 原子轨道角度分布图Y有“+”、“-”之分，而电子云图均为“+”； （2）电子云图Y2要“瘦”些，因Y值一般是小于1的。 （四）量子数 描述原子中各电子的状态（电子所在的电子层，原子轨道能级，形状，方向及电子自旋方向等）需要四个参数: 1、主量子数（n） 含义：（1）描述电子层离核的远近； （2）描述电子层能量的高低。 取值：取零以外的正整数，每一个数代表一个电子层。 主量子数（n）：1 2 3 4 5 … 电子层： 第一层 第二层 第三层 第四层 第五层 电子层符号： K L M N O … n值越小，电子层离核越近，能量越低。 2、副（角）量子数（l） 意义：（1）在多电子原子中与n一起决定电子亚层的 能量， l值越小，亚层能量越低。 （2）每一个l值决定电子层中的一个亚层； （3）每一个l值代表一种电子云或原子轨道的形状。 取值：0, 1, 2, 3, ……(n-1) 正整数 副量子数L: 0 1 2 3 … （n-1） 电子亚层符号: s p d f … 原子轨道（亚层)：球形 哑铃形 花瓣形 研究表明：在同一原子中，不可能有运动状态完全相同的电子存在。 原子结构的近代概念，要点： （1）由于电子具有波粒二象性，所以核外电子运动没有确定的轨道，但具有按照几率分布的统计规律性。 （2）可用薜定谔方程描述核外电子的运动，方程中每一个合理的解，就表示核外电子的某一种可能的运动状态。 （3）原子轨道为?的空间图象，?角度分布的空间图象作为原子轨道角度分布的近似描述。 （4）以|?|2的空间图象——电子云来表示核外空间电子出 现的概率密度。 （5）以四个量子数来确定核外任意电子的运动状态。 5.2.1 多电子原子轨道能级 （二）多电子原子轨道的能级： 原子中各原子轨道能级的高低，主要根据光谱实验确定，也可从理论上计算，原子轨道能级的相对高低，用图示法近似表示就为近似能级图。 （1）各电子层能级相对高低为KLMNO…… （2）同一原子同一电子层内，各亚层能级的相对高低为： EnsEnpEndEnf （3）同一电子亚层内各原子轨道能级相同，如Enpx=Enpy=Enpz。 （4）同一原子内, 不同类型的亚层间，有能级交错现象。如E4sE3dE4p等。 （5）若把能级相近的电子亚层组合，可得到若干能级组，它与元素所在周期有关。 5.2.2 核外电子的分布： 1. 原子中电子分布原理： 根据原子光谱实验的结果，总结出核外电子分布的基本原理（两个原理一个规则）： (1)、泡利（Pauli）不相容原理 每一个轨道内最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。 (2)、能量最低原理 多电子原子处于基态时，核外电子的分布在不违反泡利原理前提下，总是尽先分布在能量较低的轨道，以使原子处于能量最低状态。 (3)、洪特(Hund)规则 原子在同一亚层的等价轨道上分布电子时，尽可能单独分布不同的轨道，而且自旋方向相同。 对鲍林能级图，需明确几点： （1）近似能级图是一归纳结果，不能完全反映情