第5章 原子结构和元.pptVIP

怎样推算出各层(shell)和各亚层(subshell)电子的最大容量? Question 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. 各层最大容量与主量子数之间的关系为：最大容量＝2n2. 2、电子的自旋 核外电子除了饶原子核高速运动外，还饶自己的轴自旋。自旋只有2种相反的方向-顺时针和逆时针方向。 ◆原子核外电子可能的运动状态总结 3、核外电子可能的 运动状态 具有一定空间运动状态又有一定自旋状态的电子称为具有一定运动状态的电子。 2n2 1+3+…=n2 1+3+…=n2 … 第n能层 2+6+…=50 1+3+…=25 1+3+…=25 5S、5P … 第五能层（O） 2+6+10+14=32 1+3+5+7=16 1+3+5+7=16 4S、4P、4d、4f 第四能层（N） 2+6+10=18 1+3+5=9 1+3+5=9 3S、3P、3d 第三能层（M） 2+6=8 1+3=4 1+3=4 2S、2P 第二能层（L） 2 1 1 1S 第一能层（K） 可能运动状态数 可能空间运动状态 轨道数 能级 能层 （1）主量子数 n (principal quantum number) 5.2.4.1 描述电子运动状态的四个量子数 ◆ 与电子能量有关.对于氢原子，电子能量唯一决定于n ◆ 确定电子出现几率最大处离核的距离 ◆ 不同的n 值，对应于不同的电子壳层 　 n的取值 １　２　３　４　５……..(能层) 　 能层符号 K L M N O…….. 像玻尔的固定轨道一样, 波动力学的轨道也由量子数所规定. 不同的是, 原子轨道用三个量子数而不像玻尔轨道只用一个量子数描述 . ◆ 与角动量有关，对于多电子原子, l 也与E 有关 ◆ l 的取值 0，1，2，3……n-1(亚层或能级） 能级符号s, p, d, f…... ◆ l 决定了ψ的角度函数的形状 （2） 角量子数l (angular momentum quantum umber) The allowed values for angular momentum quantum number, l n l 1 2 3 4 (subshell symbol 0 0 0 0 s 1 1 1 p 2 2 d 3 f ) s 轨道 球形 p 轨道 哑铃形 （双纺锤形） d 轨 道 有 两 种 形 状 ： 多 纺 锤 形 ◆ 与角动量的取向有关，取向是量子化的 ◆ m可取 0，±1, ±2……±l ◆ 值决定了ψ角度函数的空间取向 ◆ m 值相同的轨道互为等价轨道 （3） 磁量子数m ( magnetic quantum number) The allowed values for magnetic quantum number, m L m number of orbital 0(s) 1(p) 2(d) 3(f) 0 ＋1 0 －1 ＋2 ＋1 0 －1 －2 ＋3 ＋2 ＋1 0 －1 －2 －3 1 3 5 7 p 轨道(l = 1, m = +1, 0, -1) m 三种取值, 三种取向, 三条等价(简并) p 轨道. s 轨道(l = 0, m = 0 ) : m 一种取值, 空间一种取向, 一条 s 轨道. d 轨道(l = 2, m = +2, +1, 0, -1, -2) : m 五种取值, 空间五种取向, 五条等价(简并) d 轨道. f 轨道 ( l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) : m 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) f 轨道. f 轨道具体形状 （4） 自旋量子数 ms (spin quantum number) ◆ 描述电子绕自轴旋转的状态 ◆ 自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为 ◆ ms 取值+1/2和-1/2，分别用↑和↓表示 想象中的电子自旋 ★ 两种可能的自旋方向: 正向(+1/2)和反向(-1/2) ★ 产生方向相反的磁场 ★ 相反自旋的一对电子, 磁场相互抵消. Electron spin visualized Magnetic field screen Small clearance spac