无机化学(上3)

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1、第三章原子结构§3-1核外电子的运动状态一、氢原子光谱和玻尔理论氢原子光谱可见光区的谱线:Hα、Hβ、Hγ和Hδ巴尔麦（Balmer）公式：2.玻尔理论1913年玻尔提出了原子结构理论的三点假设：在上述假设的基础上，玻尔根据经典力学原理和量子化条件，计算了电子运动的轨道半径r和电子的能量E：PPT超链接例题例3.1.doc二、微观粒子的波粒二象性1.光的二象性光的波动性：光的干涉、衍射光的粒子性：光与实物接触时进行能量交换普朗克的量子论和爱因斯坦的光子学说：E＝hυ相对论中的质能联系定律:E＝mc2电子的波粒二象性3.海森堡测不准原理1927年

2、，德国物理学家海森堡（Heisenberg）提出了量子力学中的一个重要关系式－测不准原理，即：PPT超链接例题例3.2.doc三、波函数和原子轨道1.薛定谔方程－微粒的波动方程具有波动性的粒子的运动状态要用波函数Ψ来描述1926年奥地利物理学家薛定谔（SchrÖdinger）建立了微观粒子的波动方程，即薛定谔方程：PPT超链接例题例3.3.doc2.波函数和原子轨道一定的波函数Ψ表示一种电子的运动状态，量子力学中常把它称为原子轨道。如：Ψ1,0,0为1s轨道，Ψ2,0,0为2s轨道，Ψ2,1,0为2Pz轨道Ψ2Pz。有些原子轨道是波函数的线性

3、组合，如：每一种原子轨道即每一个波函数都有与之相对应的能量E，对于氢原子和类氢原子（核外只有一个电子）来说，其能量：波函数Ψ无很明确的物理意义，但｜Ψ｜2表示空间某处单位体积内电子出现的几率即几率密度，其空间图象就是电子云的空间分布图象。四、几率密度和电子云1.电子云的概念以黑点的疏密表示几率密度分布的图形叫电子云。2.几率密度和电子云几率－电子在空间出现的机会几率密度－电子在某单位体积内出现的几率电子云是几率密度的形象化图示，也就是｜Ψ｜2的图象。各种状态的电子云的分布形状：3.几率密度和几种表示法a.电子云图b.等几率密度面将核外空间中电子出

4、现几率密度相等的点用曲面连结起来，这样的曲面叫等几率密度面。c.界面图界面图是一个等密度面，电子在界面以内出现的几率占了绝大部分。d.径向几率密度图以几率密度｜Ψ｜2为纵坐标，以半径r为横坐标而做的图五、波函数的空间图象1.径向分布在离核距离为r，厚度为△r的薄层球壳中，发现电子的几率为：4pr2

5、Y

6、2△r则单位厚度球壳中电子出现的几率为：4pr2

7、Y

8、2令D(r)=4pr2

9、Y

10、2--------径向分布函数以D(r)为纵坐标，r为横坐标作图就得到各种状态的电子的几率的径向分布图2.角度分布将波函数Y（r,q,j）的角度部分Y(q,j)随q,

11、j变化作图可得到波函数的角度分布图；若将｜Y｜2对q,j作图则得到电子云的角度分布图。a.原子轨道的角度分布图Y(q,j)仅与l,m有关，与n无关，因此2Px、3Px、4Px……的原子轨道的角度分布相同，统称Px轨道。b.电子云的角度分布图将｜Y｜2对q,j作图则得到电子云的角度分布图。注意：原子轨道和电子云的角度分布图只反映了波函数的角度部分，不是波函数和电子云的实际形状。六、四个量子数1.主量子数（n）n=1,2,3,……等正整数主量子数用以描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近，或者说它是决定电子层数的。光谱学上常用K、L、M、N、O、P

12、代表n=1、2、3、4、5、6等电子层数。主量子数n的另一重要意义是：它是决定能量高低的重要因素，对单电子原子或离子来说，n越大，电子能量越高。对多电子原子来说，当l相同时，n越大，电子能量越高。2.角量子数（l）l=0,1,2,….,(n-1)电子绕核运动时的角动量M同原子轨道或电子云的形状有密切关系：如M＝0，则原子中电子运动情况与角度无关。光谱学上习惯用下列符号来表示l:l:01234光谱学符号：spdfg角量子数l的物理意义：表示原子轨道或电子云的形状。如用主量子数n表示电子层时，角量子数l就表示同一电子层中具有不同状态的分层。量子数n、

13、l与电子层、分层的关系*对于单电子体系的氢原子或类氢离子来说，各种状态的电子的能量只与n有关。*对于多电子原子，电子的能量与n和l都有关，一般n相同，l不同时，则l越大，能量越高，如Ens＜Enp＜End＜Enf，当n不同，l相同时，n越大，能量越高，如：E1s＜E2s＜E3s＜E4s。3.磁量子数（m）m=0,±1，±2，…….，±l对于给定的l值，有2l+1个m取值。电子绕核运动的角动量M在空间给定方向Z轴上的分量Mz与m的关系为：磁量子数m的物理意义：m决定角动量在空间的给定方向上的分量的大小，即决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向。M与能

14、量无关，但在外界强磁场作用下，在外磁场方向的分量大小不同，显示出微小的能量差别，使得线状光谱在磁场中发生分裂。4.自旋量子数（ms）19