无机化学2013-4-1.ppt

第7章 原子结构 知识回顾 知识回顾 核外电子的排布规律 先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，由里往外。 每一层最多容纳电子数：2n2个。 最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。 次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。 核电荷数为1~20的元素原子核外电子层排布 原子结构的衍变 原子结构 微观粒子的运动特征 思考: 宏观物体与微观物体（电子）的运动有什么区别? 宏观物体的运动特征： 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度； 可以描画它们的运动轨迹。 微观粒子的运动特征 微观粒子的运动特征： 任何微观粒子都具有波粒二象性。 不能用经典力学来描述其运动规律。 不可能知道电子某一时刻会在哪里出现，只能说电子在某处出现的机会多少，即出现概率的大小。 7.1 四个量子数 通常用四个量子数来描述原子中各电子的运动状态： 主量子数 n 角量子数 l 磁量子数 m 自旋量子数 ms 主量子数 在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域运动，这些不连续的区域称为主(能)层或电子层。用n＝1，2，3……表示。 离核近，电子的能量较低，离核远则电子能量较高。因此主量子数n对于确定电子的能量具有决定性的作用。 角量子数 对于多电子原子，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它分为能级（电子亚层）。用l表示，l的取值: l =0，1，2，3，…（n-1） 例如: n=1，l=0 n=2，l=0，1 n=3，l=0，1，2 电子层（能层）序数＝所含能级数 同一电子层中，l值越小，该电子亚层的能级越低。 磁量子数 同一电子层中某一特定形状的原子轨道可以在空间有不同的伸展方向，它在磁场方向上的分量由磁量子数m决定。 磁量子数m =0,±1, ±2,… ,±l，共(2l+1)个取值。 在没有外加磁场的情况下，同一亚层的轨道，能量是相等的，叫等价轨道。 m有几个值表明ψ有几个伸展方向。 自旋量子数 自旋运动的量子数用ms表示。 它只有+1/2和-1/2两个取值。 分别代表电子顺时针和逆时针的两个自旋方向, 表示为“↓”和“↑”。 在同一原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。 波函数 波函数是量子力学中描述核外电子空间运动状态的数学函数式，即一定的波函数表示电子的一种运动状态。 电子云 原子轨道 s电子的原子轨道 s电子的原子轨道形状 是以原子核为中心的球体，只有一个伸展方向 s电子原子轨道半径随着n增大而增大 p电子的原子轨道 p电子的原子轨道形状是纺锤形（或称为哑铃形），其伸展方向是互向垂直的三个方向（Px、Py、Pz）。 P电子原子轨道半径同样随着n增大而增大 d电子的原子轨道 d电子的原子轨道形状是花瓣形， 多电子原子核外电子排布 多电子原子轨道的能级 （n+0.7l）规则 核外电子的分布原则 能量最低原理 Pauli不相容原理 Hund规则 能量最低原理 电子优先占据能量较低的轨道，使体系的能量最低。 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p Pauli不相容原理 同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的电子存在。即每个轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子。 根据Pauli不相容原理可以知道，各电子层最多能容纳的电子数为2n2 ，各亚层最多可容纳的电子数为 2(2l + 1)个，即 s、p、d、f 各亚层的电子数分别为 2、 6、10、14 。 Hund规则 在n和l相同的轨道（等价轨道）上分布的电子，将尽可能分占m不同的轨道，且自旋平行。 核外电子的排布实例 7N的核外电子排布 核外电子的排布实例 11Na的核外电子排布 1S22S22P63S1 19K的核外电子排布 1S22S22P63S23P64S1 不是3d1 核外电子的排布实例 26Fe的核外电子排布 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 [ Ar ] 3d6 4s2 核外电子的排布实例 48Cd的核外电子排布： 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 [ Kr ] 4d10 5s2 Cd 原子的价电子为