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第五章 原子结构 Liaoning Medical University 第一节 微观粒子的特性 第一节 微观粒子的特性 第一节 微观粒子的特性 第一节 微观粒子的特性 有核模型的缺陷 第一节 微观粒子的特性 物理量变化的不连续性 Bohr原子模型 Bohr原子模型 Bohr原子模型 Bohr原子模型 Bohr原子模型 第一节 微观粒子的特性 微观粒子的波粒二象性 微观粒子的波粒二象性 微观粒子的波粒二象性 测不准原理 第一节 微观粒子的特性 第二节 单电子原子的波函数及其结构 波函数(wave function, Ψ) 波函数(wave function, Ψ) 第二节 单电子原子的波函数及其结构 主量子数n 四个量子数 角量子数l 主量子数n 四个量子数 四个量子数 原子轨道轮廓图 四个量子数 自旋量子数 四个量子数的总结 第二节 单电子原子的波函数及其结构 第三节 多电子原子的结构 第三节 多电子原子的结构 屏蔽效应对轨道能级的影响 钻穿效应对轨道能级的影响 徐光宪院士的经验公式 第三节 多电子原子的结构 能量最低原理 第四节 原子结构与元素周期律 (一)周期表的结构 (一)周期表的结构 根据价层电子组态，将周期表中的元素分5个区 第四节 原子结构与元素周期律 原子半径(r) 第四节 原子结构与元素周期律 第四节 原子结构与元素周期律 本章总结 共价半径(rc)和van der Waals半径(rv)示意图 原子半径在周期表中的变化规律 (a) 同一周期: 主族元素从左到右，核电荷数增加，原子半径以较大幅度逐渐缩小。 副族元素的总趋势是由左到右原子半径较缓慢地逐渐缩小。 多电子原子轨道能级 (3)原子轨道能级图 Pauling 1901~1994 美国化学家鲍林(Pauling)根据大量的光谱数据计算出多电子原子的原子轨道近似能级顺序： Pauling 的近似能级图 能 量 第一组 (1s) 第二组 (2s，2p) 第三组 (3s，3p) 第四组 (4s，3d，4p) 第六组 (6s，4f , 5d，6p) 第五组 (5s，4d，5p) 能级组 第七组 (7s，5f , 6d，7p) ns和np (n-1)d (n-2)f n + 0.7l 我国化学家北京大学徐光宪院士的经验公式： 比较不同轨道能量的高低 徐光宪院士 例如：对比E4s ，E3d 和 E4p轨道的能级大小 n + 0.7l 4.0 4.4 4.7 ∴E4s E3d E4p n + 0.7l Pauling 同一能级组里各能级的计算结果的第一位数字都相同，且和能级组的序号一致 例如： E4s E3d E4p n + 0.7l 4.0 4.4 4.7 E3d E4s 能级交错： 电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象 -能级交错 E4s E3d E4p (二)基态原子的核外电子排布 基态原子的核外电子排布遵守三原则： 原子核外的电子排布方式称为电子组态。 Pauli不相容原理； 能量最低原理 Hund规则 (1) Pauli不相容原理 基态原子的核外电子排布 1925年，奥地利物理学家Pauli提出：同一原子中不可能有2个电子具有四个完全相同的量子数。 √如果两个电子的n、l、m相同，ms必然相反。 Pauli 1900~1958 一个原子轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子 s p d f 2 6 10 14 基态原子的核外电子排布 (2)能量最低原理 基态原子电子排布时，总是先占据能量最低的轨道。当低能量轨道占满后，才排入高能量的轨道，以使整个原子能量最低。 基态原子电子的排布遵循近似能 级图的轨道排布 K19 :1s22s22p63s23p64s1 例5.3：请写出K19的电子排布式： 电子未进入3d轨道，而是进入能量更低的4s轨道 能级交错 基态原子的核外电子排布 (3) Hund规则 德国物理学家洪特(Hund)提出：电子在能量相同的轨道(简并轨道)上排布时，总是尽可能以自旋相同的方向，分占不同的轨道，因为这样的排布方式总能量最低。 例如 C的电子排布式：1s2 2s2 2p2 1s 2s 2p Hund规则的补充规定： 简并轨道全充满(p6，d