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普通化学普通化学 3.1物质的结构与物质的状态 一.原子结构 1.核外电子的运动特性 核外电子运动具有能量量子化、波粒二象性和统计性的 特征，不能用经典牛顿力学来描述核外电子的运动状态。 2.核外电子的运动规律的描述核外电子的运动规律的描述 由于微观粒子具有波的特性，所以在量子力学中用波 函数函数ΨΨ来描述核外电子的运动状态来描述核外电子的运动状态。 (1)波函数Ψ：用空间坐标(x,y,z)来描写波的数学函数式, 以表征原子中电子的运动状态以表征原子中电子的运动状态。。 一个确定的波函数Ψ，称为一个原子轨道。确定电子的 一种运动状态. 2 (2)概率密度（几率密度）：用Ψ 表示电子在核外空间某单 位体积内出现的概率大小。 ((33))电子云电子云：：用黑点疏密的程度描述原子核外电用黑点疏密的程度描述原子核外电 2 子的概率密度(Ψ )分布规律的图形。黑点密的 地方，电子出现的概率密度较大，单位体积内电 子出现的机会多子出现的机会多。 y x bb 氢原子氢原子11s 电子云电子云 （（二维投影二维投影）） (4)四个量子数:波函数Ψ由n,l,m三个量子数决定， 即Ψ(n,l,m)。三个量子数取值相互制约。 ①①主量主量子数数n：n 11,22,33……∞, 确定原确定原子轨道轨道的能能 量量，，和电子和电子离核的远近离核的远近。 ②角量子数ι:ι=0,1,2……n-1(n个),确定原子轨 道的形状。 ι 00, 11, 22, 33…… s, p, d, f…… 球形 纺锤形 梅花形 复杂 y x s轨道投影 P轨道投影 d轨道投影 ③③磁量子数磁量子数mm:: mm 00,,±±11,,±±22………… ±±ιι (2ι+1个),确定原子轨道的空间取向。 ι=0，m=0， S轨道空间取向为1； ι=1, m=0,±1， P轨道空间取向为3； ι 22 mm 00,±±11,±±22,dd轨道空间取向为轨道空间取向为55； ………… 一个个原子轨道原子轨道：：指指nn、、ιι、、mm三种量子数都具有三种量子数都具有 一定数值时的一个波函数。 Ψ（n,ι,m）， 例如：Ψ(1,0,0)代表基态氢原子的波函数。 nn、ιι、mm取值合理才能确定一个存在的波取值合理才能确定一个存在的波 函数，亦即确定电子运动的一个轨道。 n、ι、m的取值与波函数关系： n=1(1个), ι=0,m=0, Ψ(1,0,0) n=2 （4个）, ι={ 0 , m 0 , Ψ(2,0,0) 11,, mm 00,,±±11,, ΨΨ(2,1,0),(2,1,0),ΨΨ(2,1,1),(2,1,1),ΨΨ(2,1,(2,1,-1)1) 00 , mm 00 ΨΨ((33,00,00)) n=3(9个), ι={ 1 , m 0,±1 Ψ(3,1,0), Ψ(3,1,1), Ψ(3,1,−1) 22 ,, mm 00,,±±11,,±±22 Ψ(3,2,0)Ψ(3,2,1)Ψ(3,2,−1)