[理化生]10原子结构.pptVIP

对波尔理论的评价 波尔理论的合理“内核”是：核外电子处于定态时有确定的能量，原子光谱源自于核外电子的能量变化为后来的量子力学所继承，同时波尔理论的核心概念－－定态，激发态，基态，能级都得到了保留。 测不准原理的启示 二、薛定谔方程 波函数的物理意义 波函数ψ是描述核外电子运动状态的函数。通常把一种波函数称为一个原子轨道。但这里的轨道没有运动中走过的轨迹的含义，只是描述电子运动状态的数学表达式。 2、 的物理意义 代表空间某一点电子出现的概率密度(几率密度)，具有明确的物理意义。 n, l, m的不同意义 n：对于原子而言，称为电子层；对于电子而言，称为主量子数。 l：对于原子而言，称为电子亚层；对于电子而言，称为角量子数。 m，对于原子而言，称为电子轨道；对于电子而言，称为磁量子数。 ms，原子没有，对于电子而言，称为自旋量子数。 电子云径向分布图的小结 径向分布图中峰的数目为n-l，例如2s轨道，有两个峰，3s有三个，3p有两个，3d有一个峰。 n越大，电子离核平均距离就越远，n相同，则电子离核平均距离相等。从径向分布上看，核外电子是按n值大小分层分布的。 能层、能级、轨道 多电子原子轨道的能级次序 能级交错 解释： 稀有气体元素具有稳定的ns2np6结构，s、p轨道全满。 Be、Mg的电子结构分别为[He]2s2、[Ne]3s2，s轨道全满。 N、P的电子结构分别为[He]2s22p3、[Ne]3s23p3；p轨道半满。 Zn、Cd、Hg的价电子为(n-1)d10ns2，s轨道和内层d轨道全满。 由洪特规则，半满、全满、全空轨道较稳定，因此以上元素较相邻的元素更难失去电子；其第一电离能较大。 为什么 2s 价电子比 2p 价电子受到较小的屏蔽? Question 5 Solution 2s电子云径向分布曲线除主峰外,还有一个距核更近的小峰. 这暗示, 部分电子云钻至离核更近的空间, 从而部分回避了其他电子的屏蔽. ◆ 轨道的钻穿能力通常有如下顺序: n s n p n d n f，导致能级按 E(ns) E(np) E(nd) E(nf ) 顺序分裂。 指外部电子进入原子内部空间，受到核的较强的吸引作用。 二、钻穿效应 ◆ 如果能级分裂的程度很大, 就可能导致与临近电子层 中的亚层能级发生交错。 三、基态原子的核外电子排布 (Ground-state electron configuration) (1) 基态原子的电子组态 氩原子(Z=18)的基态电子组态标示为: Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 钾原子(Z=19)的基态电子组态标示为: K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 (或 [Ar]4s1 ) 根据原子光谱实验和量子力学理论, 基态原子的核外电子排布服从构造原理(building up principle)。 (2) 构造原理 ◆ 最低能量原理(The principle the lowest energy) : 电子总是优先占据可供占据的能量最低的轨道, 占满能量较低的轨道后才进入能量较高的轨道。 根据顺序图, 电子填入轨道时遵循下列次序： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p 1 2 2.7 3 3.7 4 4.4 4.7 5 5.4 5.7 6 6.1 6.4 6.7 7 7.1 7.4 7.7 铬(Z = 24)之前的原子严格遵守这一顺序, 钒(Z = 23) 之后的原子有时出现例外。 * 对于多电子原子，能级大小次序为（n + 0.7l） ◆ 泡利不相容原理(Pauli exclusion principle)： 同一原子中不能存在运动状态完全相同的电子, 或者说同一原子中不能存在四个量子数完全相同的电子。例如, 一原子中电子A和电子B的三个量子数n, l, m已相同, ms就必须不同。也就是说，一个轨道里最多容纳两个自旋相反的电子。 量子数 n l m ms 电子A 2 1 0 电子B 2 1 0 怎样推算出各层(shell)和各亚层(subshell)电子的最大容量? Question 6 Solution 由泡利不相容原理并结合三个轨道量子数之间的关系, 能够推知各电子层和电子亚层的最大容量