原子的结构和性质.pptVIP

原子轨道等值线图是根据空间各点Ψ值的正负和大小画出等值线或等值面的图形。这种图形反映了原子轨道的全貌，并可用以派生出电子云分布图、界面图和原子轨道轮廓图等图形。见课本P35第30页，共45页，星期日，2025年，2月5日原子轨道轮廓图是在直角坐标系中选择一个合适的等值面，使它反映Ψ在空间的分布图形。由于它具有正、负和大、小，适用于了解原子轨道重叠形成化学键的情况，是一种简明而又实用的图形。??把Ψ的大小轮廓和正负在直角坐标系中表达出来，以反映Ψ在空间分布的图形叫原子轨道轮廓图或简称原子轨道图。?第31页，共45页，星期日，2025年，2月5日第五节多电子原子的结构原子核外有2个或2个以上电子的原子称为多电子原子。He原子的Schrodinger方程为:多电子原子的Schrodinger方程：第32页，共45页，星期日，2025年，2月5日原子的结构和性质第1页，共45页，星期日，2025年，2月5日原子是进行化学反应的基本粒子，要掌握化学运动的规律，就要从研究原子的结构及其运动规律入手。本章内容就是运用量子力学基本原理研究原子的结构和性质。本章主要内容：单电子原子的Schr?dinger方程及其解量子数的物理意义多电子原子的结构原子光谱第2页，共45页，星期日，2025年，2月5日原子是由一个原子核和若干个核外电子组成的体系。在量子力学建立之前，Bohr提出氢原子结构模型，他假定电子绕核作圆周运动，处于一系列稳定状态上，这些状态的角动量应为h/2π的整数倍，电子由一个状态跃迁到另一个状态就会吸收或发射光子。n=1时，半径r=52.9pm=a0,a0称为Bohr半径，现在常用作原子单位制中的长度单位。?Rydberg常数为：第3页，共45页，星期日，2025年，2月5日第二节单电子原子的Schr?dinger方程及其解一、单电子原子的Schr?dinger方程1、玻恩-奥本海默近似（1927年提出）H、He+、Li2+等都是单电子原子体系，电子绕原子的质心运动，因此要用折合质量?来表示。?=memN/(me+mN)因为mN=1836.1me，所以??me。第4页，共45页，星期日，2025年，2月5日另一方面，电子的运动速度约为106-108cm/s，远大于核的运动速度（约105cm/s），因此在研究电子的运动状态时，可以认为核固定不动，并且位于原点，称为核固定近似。这样，玻恩-奥本海默近似就包含两个方面的内容：（1）折合质量约等于电子质量；（2）核固定不动，且位于原点。第5页，共45页，星期日，2025年，2月5日2、单电子原子的Schr?dinger方程

单电子原子的薛定鄂方程为：通过坐标变换，将Laplace算符从直角坐标系(x,y,z)换成球极坐标系(r,θ,ф):利用变数分离法使ψ(r,θ,ф)变成只含一个变数的函数R(r)，Θ(θ)和Φ(ф)的乘积：第6页，共45页，星期日，2025年，2月5日在R(r)，Θ(θ)和Φ(ф)各个方程中，最简单的是Φ(ф)方程：利用边界条件、波函数的品优条件和正交归一的要求，可得复函数解：m称为磁量子数，其取值是解方程时所得的必要条件。解出Φ(ф)方程后，再解出R(r)和Θ(θ)方程，就可以得到单电子原子的波函数ψ(r,θ,ф)了。下面各图是解方程时所需要用到的坐标系图。第7页，共45页，星期日，2025年，2月5日第8页，共45页，星期日，2025年，2月5日第9页，共45页，星期日，2025年，2月5日第三节量子数的物理意义主量子数n角量子数l磁量子数m自旋量子数S和自旋磁量子数ms总量子数j和总磁量子数mj第10页，共45页，星期日，2025年，2月5日一、主量子数n单电子原子体系的能级公式：当n=1时，l可取0,即为s当n=2时，l可取0,1,即为s,p当n=3时，l可取0,1,2即为sp,d第11页，共45页，星期日，2025年，2月5日从上式可以看出，n决定体系的能量高低，称为主量子数。对单电子原子体系来说，其能量仅与主量子数有关，那么，对于n相同而l，m不同的状态，其能量式相同的，这些状态互称为简并态；具有相同能量的状态总数称为简并度g：第12页，共45页，星期日，2025年，2月5日主量子数的物理