大学化学教程第一章回顾1.pptVIP

上 节 回 顾;微观粒子，不能同时准确测量其位置和动量 测不准关系式： ;例1: 对于 m = 10 克的子弹，它的位置可精确到 ?x ＝ 0.01 cm,其速度测不准情况为： ; 速度不准确程度过大;● 重要暗示——不可能存在 Rutherford 和 Bohr 模型中 行星绕太阳那样的电子轨道。;电子云：几率密度分布的图形， ;1s电子云图;原子轨道的概念; 薜定谔方程 Schrodinger Wave Equation ;n, L, m是解薜定谔方程时自然产生的三个参数，叫做量子数。 三个量子数的取值如下： 主量子数 n=1，2，3 … 正整数 角量子数 l=0，1，2 …（n-1）共取n个值 磁量子数 m=0，±1，±2…±l 共取2l+1个值;当n=1,2,3时，由三个量子数决定的原子轨道如下表所示：;s．p．d轨道的角度分布图;从理论上可以推导出径向分布函数Ｄ(r)＝r2R2(r)，它表示了电子在核外空间距核为ｒ的球面附近，??位厚度的球壳内出现的的几率，反映了原子沿径向的几率分布． 将D(ｒ)对ｒ作图就反映出在核外空间距核不同距离的各薄壳内电子出现的几率的相对大小，这种图形叫做电子云的径向分布图． ;电子云的径向分布图;电子云：几率密度分布的图形， ;波函数描述了电子在原子核外的运动状态 y2才有明确的物理意义： 空间某点电子波波函数值的平方（ y2 ）与该点附近电子出现的几率密度成正比。 而y2在空间各点的分布就表示了电子在空间各点出现的几率密度分布。 形象化地将y2在空间的分布，也即电子在空间的几率密度分布叫做电子云。通常说y2大的地方，电子出现的几率密度大，电子云密度大；小的地方，电子出现的几率密度小，电子云密度小。 ;前面已经指出n，l，m三个确定的量子数组成的一套参数即可描述出一种波函数的特征，表示为yn,l,m，也就确定了电子云的特征。 但要完全描述核外电子的运动状态还须确定第四个量子数：自旋量子数ms，只有四个量子都完全确定后，才能完全描述核外电子的运动状态。 ;主量子数n的取值为1, 2, 3…正整数。 它描述了原子中电子出现几率最大的区离核的远近。 n值越大，电子出现几率最大的区域离核越远，也可以说电子离核的平均距离越大。 n值相同的各原子轨道电子离核的平均距离较接近，故常把具有相同主量子数n的各原子轨道归并称为同一个“电子层”。 n=1,2,3,4,5,6等电子层分别用K,L,M,N,O,P表示, 称为电子层的符号。 在氢原子中n值越大的电子层，电子的能量越高。但在多电子原子中，核外电子的能量则由主量子数n和角量子数l两者决定。 ;角量子数l可表示原子轨道或电子云的形状。 如l=0时（称为S轨道），其原子轨道或电子云呈球形分布； l=1时（称p轨道），其原子轨道的角度分布图为双球面，电子云的角度分布的图为两个交于原点的橄榄形曲面； l=2时（称d轨道）及（称f轨道）原子轨道的形状就更为复杂了。 与n表示电子层相应，角量子数就表示同一电子层的不同“电子亚层”。在同一电子层中将相同角量子数l的各原子轨道归并起来，称它们属于同一个“电子亚层”。简称“亚层”。 ;磁量子数的取值为0，±1，±2，……±l。 它决定了原子轨道（或电子云）在空间的伸展方向。 当l=0时，m=0，说明亚层只有一个球形的s轨道，无方向性。当l=1时，m=0，±1，说明p亚层有三个不同伸展方向的p轨道，常用Pz，Px，Py表示这三个不同伸展方向的P轨道。 当l=2时，m=0，±1，±2，说明d亚层有5个不同伸展方向的d轨道。 当三个量子数都确定下来之后，就决定了是哪一个主层、什么形状的亚层、某个伸展方向的轨道。例如：n=3，l=0，m=0就确定了3s轨道；n=2，l=1，m=0则确定了2Pz轨道。;自旋量子数ms的取值只有两个，+1/2和-1/2，它是不依赖于n，l，m三个量子数的独立量。 它描述了电子自旋运动的特征。 取值+1/2和-1/2说明电子的自旋只有两个方向，通常称为正自旋和反自旋，或顺时针方向和反时针方向，可用向上或向下的箭头“↑↓”来表示这两个不同方向的电子自旋运动状态。;综上所述，当四个量子数都确定以后，才能完全描述一个电子的运动状态。 即确定这个电子处在哪一个电子层（n）、哪一个形状的电子亚层（l）、哪一个伸展方向的轨道（m）、哪一个自旋方向（ms）。;根据光谱实验和周期率，泡利（W.Pauling）提出了著名的泡林不相容原理：在一个原子中，不可能有四个量子数完全相同的两个电子。因此，在一个轨道中，最多可容纳两个自旋方向相反的电子。 由此可以计算出电子层的最大容量。下表列出了1～