第八章第二节核外电子运动状态 高职高专 无机化学 原子结构和 与元素周期律.pptVIP

第二节 核外电子运动状态 主讲：邹小南 一、波函数和原子轨道 薛定谔方程 （Schrödinger Equation） 1926年奥地利物理学家 Erwin Schrödinger (1887 – 1961)提出. 用于描述核外电子的运动状态， 是一个波动方程，为近代量子力学 奠定了理论基础。 （一）波函数 薛定谔方程 Schrödinger 波动方程在数学上是一个二阶偏微分方程。 解上式方程，需要一定的条件，即量子化条件，需要用三 个量子数n、l、m来表示。 二、四个量子数 电子在核外的运动状态比较复杂，需用四个参数来表示n，l，m，si. 1.主量子数(n) ——电子层 主量子数(n)：用来表示核外电子运动离核远近的数值。 n = 1、 2、3、 4、 5、6、 7 电子层： K、L、M、N、O、P、Q 电子层能量高低顺序： K＜L ＜ M ＜ N ＜ O ＜ P ＜ Q n值 1 2 3 4 5 l值 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 3 4 能级符号 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 5g n与l的关系及能级符号 有志者事竟成 思考1：当n=3时，有哪些电子亚层？ 当n=4时，l=0，1 ， 2 , 3 有4s、4p，4d, 4f四个电子亚层 当n=3时，l=0，1 ，2 有3s、3p，3d三个电子亚层 思考2：若n=4，有哪些电子亚层？ 有志者事竟成 3.磁量子数(m) ——电子云的伸展方向 同一电子亚层中，相同形状的电子云在空间的不同伸展方向。 如：电子亚层s有1个伸展方向m=0, 电子亚层p有3个伸展方向m=0, ±1 电子亚层d有5个伸展方向m=0, ±1, ±2 电子亚层f有7个伸展方向m=0, ±1, ±2, ±3 每一种具有一定形状和伸展方向点的电子 云所占据的空间就是一个原子轨道. 原子轨道: m描述原子轨道在空间不同角度的取向。 有志者事竟成 4.磁量子数（Si） ——电子自旋 自旋量子数是描述电子自旋方向的数值。 电子自旋只有两个数值：+1/2和-1/2,两个相反的方向,顺时针和逆时针,可用“↑” 和“↓”来表示. 每一个原子轨道最大能容纳的电子数为2个. 请回顾描述原子核外电子运动状态的参数有哪些? 主量子数n :1、2、3、4、5、6、7或K、L、M、N、O、P、Q副量子数l:0、 1、2、 3、 …… n-1或s、p、d、f 磁量子数m:0 ±1、 ±2 …… ±l 自旋量子数Si: +1/2和-1/2, 电子自旋运动 有志者事竟成 为什么第二电子层中，最多只能容纳8个电子？ 答：因为第二层，n=2， 有两个电子亚层 l=0 l=1 磁量子数 0 0 ±1 轨道数 1 3 因此第二层共有4个原子轨道，每个原子轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子，所以，第二层最多容纳8个电子。 有志者事竟成 为什么第三电子层中，最多只能容纳18个电子？ n=3 l=0 m=0 l= 1 m= 0, ±1 l=2 m= 0, ±1 ,±2 轨道数为 1 3 5 第三层原子轨道总数为1+3+5=9，每个原子轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子，9×2=18 四个量子数n、l、m和ms的意义 (1) 主量子数n (principal quantum number ) n = 1, 2, 3, 4…正整数，它决定电子离核的平均距离、能级和电子层。 1.确定电子出现最大几率区域离核的平均距离。n↑,则平 均距离↑。 2.在单电子原子中，n决定电子的能量; 在多电子原子中n与l一起决定电子的能量: （Z*与n、l有关） 3. 确定电子层（n相同的电子属同一电子层）: n 1 2 3 4 5 6 7 电子层 K L M N O P Q 四个量子数n、l、ml和ms的意义(续) (2) 角量子数l (轨道角动量量子数, orbital angular momentum quantum number ) 对每个n值 : l = 0, 1, 2, 3…n-1，共有 n个值. 1. 确定原子轨道和电子云在