主量子数.PPT

原子结构Atomic Structure 19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。 1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。 卢瑟福原子模型 原子的构成、原子核的构成是怎样的? 质子、中子、电子的电性和电量 1883年，巴尔麦波长经验公式；氢光谱波长符合下列关系式： 1913年，里得堡频率经验公式 ；氢光谱频率符合下列关系式： 波尔原子模型 一、玻尔理论 主要内容 1.核外电子运动取一定的轨道，在基态轨道上电子不吸收也不放出能量。 二、解释 （1）原子可稳定存在，在基态时不放出能量（n=1） 图8.2 氢原子光谱产生示意图 三、玻尔理论得失 二、德布罗意的预言（微观粒子的波粒二象性） 三、海森堡测不准原理 说明：对宏观物质来说，测不准情况是微不足道的。ΔX和的值均小到可以被忽略的程度，即宏观物体的位置和动量是可以同时准确测定的。 测不准关系反映了微观粒子的运动特征，再次说明微观粒子不能用经典力学来处理 ; 测不准关系并不是说微观粒子的运动是虚无缥缈的，不可认识的，而对微观世界的微观规律有了更全面的认识。 1926奥地利科学家薛定谔提出微观粒子的波动方程： 二、四个量子数 3.磁量子数(m) 综上所述： ★n,l,m一组量子数可以决定一个原子轨道的离核远近、形状和伸展方向。例如由n=2,l=0,m=0所表示的原子轨道位于核外第二层，呈球形对称分布即２s轨道；而n=3,l=1,m=0所表示的原子轨道位于核外第三层，呈哑铃形沿z轴方向分布，即3Pz 轨道。 ★而n,l,m,ms 一组量子数可以决定一个电子的运动状态，在一个原子中不可能有两个相同运动状态的电子同时存在。 三．函数的径向分布和角度分布 1波函数的径向分布图 2.波函数的角度分布 3 .几率密度和电子云 氢原子的电子云的特征： 1. 氢原子的电子云呈球形对称，而多电子 原子的电子云则比较复杂。 2. 电子云图上的一个小黑点， 并不表示一个电子，而是表示 电子在某一时刻曾在此处出现一次。 (2)电子云的角度分布 2核外电子排布和元素周期律 ?二．钻穿效应 多电子原子轨道能量 例题.23号元素钒(V)的电子层结构为1s22s22p63s23p63d34s2,试计算其3d和4s能级能量 2．2核外电子排布 二、电子排布三原则 三、电子排布 例题:写出17Cl，19K，24Cr，29Cu，26Fe，30Zn，31Ga，35Br，59Pr和82Pb的电子结构式（电子排布）和价电子层结构 如何确定价电子层结构： 2．3原子结构与元素周期律的关系 元素周期表 综上所述： 例题:1.42、83号元素的电子结构式，指出各元素在元素周期表哪一周期？哪一族？哪个分区和最高正化合价。 例题:3.填充下列表格 3、元素性质的周期性 3．1电离势（能） (3)同一主族：上→下，I越小，即金属活泼性↑ 3.3元素的电负性 元素的电负性 由于电子的角量子数l不同，其几率的径向分布不同，而使电子的能量发生变化的现象，称为钻穿效应。角量子数l越小，几率的径向分布钻到核附近的机会越大，电子的能量降低。 钻穿效应结果：E3sE3pE3d，E3dE4s（如下图） 3d 4s 3d 和4s原子轨道电子云径向分布图 D(r) r E2sE3sE4sE5s , E2pE3pE4p E5p (3) n和l均相同：发生能级交错 E (n-1)dEns(n≥4)，例如：E3dE4s ， E4dE5s E (n-2)fEns(n≥6)，例如：E4fE6s ， E5fE7s 例题:计算基态钾原子的4s和3d电子的能量 解:已知，K(19)：1s22s22p63s23p64s1，或1s22s22p63s23p63d1 σ(3d)=18×1.00=18.00 E3d = -13.6×(19-18)/32 = -1.51eV σ(4s)= 8×0.85+10×1.00= 16.80 E4s = -13.6×(19-16.8)/42 = -4.11eV 即：E3d E4s, 基态钾原子的电子排布为：1s22s22p63s23p64s1 (1) n相同l不同：l大，则E越高(钻穿效应) E3sE3pE3d , E4sE4pE4d E4f (2)l相同n不同：n大，则E越高(屏蔽效应) 解：σ(3d)= 1×0.35＋18×1.00=18.7 E3d = -13.6×(23-18.7)/32 = -27.94eV σ(4s)= 1×0.35＋11×0.85+10×1.00= 19.7 E4s = -13.6×(23-19.7)/42 = -9.2