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1、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由于微观粒子具有波的特性，所以在量子力学中用波函数Ψ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。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)概率密度（几率密度）：用Ψ2表示电子在核外空间某单位体积内出现的概率大小。(3)电子云：用
2、黑点疏密的程度描述原子核外电子的概率密度(Ψ2)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。氢原子1s电子云（二维投影）yxb(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。①主量子数n：n=1,2,3……∞,确定原子轨道的能量，和电子离核的远近。②角量子数ι:ι=0,1,2……n-1(n个),确定原子轨道的形状。ι=0,1,2,3……s,p,d,f……球形纺锤形梅花形复杂s轨道投影yxP轨道投影d轨道投影③磁量子数m:m=0,±
3、1,±2……±ι(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=2m=0,±1,±2,d轨道空间取向为5；……一个原子轨道：指n、ι、m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。n、ι、m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=1(1个),ι=0,m=0,Ψ(1,0,0)n=2（4个）,ι={n=3(9个),ι={n=4(16个)波函数Ψ数目＝n2n、ι、m
4、的取值与波函数关系：n，ι相同的轨道称为等价轨道。s轨道有1个等价轨道，表示为：p轨道有3个等价轨道，表示为：d轨道有5个等价轨道，表示为：4)自旋量子数ms={代表电子自身两种不同的运动状态(习惯以顺、逆自旋两个方向形容这两种不同的运动状态）,可用↑↑表示自旋平行,↑↓表示自旋反平行.n,ι,m,ms四个量子数确定电子的一个完整的运动状态,以Ψ（n,ι,m,ms）表示。例：Ψ(1,0,0,+),Ψ(1,0,0,-)例题:7.对原子中的电子来说，下列成套的量子数中不可能存在的是_______。A.(3,1,1,-1/
5、2)B.(2,1,-1,+1/2)C.(3,3,0,-1/2)D.(4,3,-3,+1/2)9.下列量子数的组合中，哪一个是不合理的_________。A.n=2,ι=2,m=1B.n=2,ι=1,m=0C.n=3,ι=2,m=－1D.n=3,ι=0,m=019.量子力学中的一个原子轨道是指_________。A.与波尔理论相同的原子轨道B.n具有一定数值时的一个波函数C.n、ι、m三种量子数都具有一定数值时的一个波函数D.ι、m二种量子数都具有一定数值时的一个波函数12.某元素最外层原子轨道4S上有一个电子,其四个
6、量子数表达式正确的是________.A.(4.0,1,+1/2)B.(4,1，0,-1/2)C.(4.0,0,+1/2)D.(4，1,1,-1/2)24.表示3d的诸量子数为：_______A.n=3ι=1m=+1mS=-1/2B.n=3ι=2m=+1mS=+1/2C.n=3ι=0m=+1mS=-1/2D.n=3ι=3m=+1mS=+1/211．p2波函数角度分布形状为:A.双球形B.球形C.四瓣梅花形D.橄榄形3.原子核外电子分布三原则(1)泡利不相容原理：一个原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子。一个原子
7、轨道中只能容纳自旋方向相反的两个电子。表示为：↑↓根据每层有n2个轨道，每个轨道最多能容纳两个电子，由此可得出每一层电子的最大容量为：2n2。(2)最低能量原理：电子总是尽先占据能量最低的轨道。电子依据近似能级图由低到高依次排布。近似能级图:7s……6s4f5d6p5s4d5p4s3d4p3s3p2s2p1s能量逐渐升高能量逐渐升高(3)洪特规则：在n和ι值都相同的等价轨道中，电子总是尽可能分占各个轨道且自旋平行。如2p3:3d6有几个未成对电子？洪特规则特例：当电子的分布处于全充满、半充满或全空时，比较稳定。全充满
8、:p6或d10或f14半充满:p3或d5或f7全空:p0或d0或f0例如:24Cr1S22S22P63S23P63d54S1，半充满比较稳定。29Ｃu1S22S22P63S23P63d104S1,全充满比较稳定42Mo、47Ag、79Au↑↑↑(4)核外电子分布式：原子的原子的离子的离子外层电子分布式外层电子分布式电子分布式电子分布式（价电子构
