原子结构和分子结构―医用化学课件.ppt

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1、§4.1原子结构§4.2分子结构§4.3分子间作用力第四章原子结构和分子结构AtomicStructureandMolecularStructure原子的组成：原子质子(单位正电荷）中子(不带电）电子(单位负电荷）原子核（原子序数）核电荷数→（质子数+中子数）质量数→原子组成表示法：一、原子核外电子运动的特点氢原子光谱第一节原子结构一、原子核外电子运动的特点Bohr理论电子只能在固定的轨道上运动一定轨道上运动的电子能量一定电子尽可能处于能量最低的轨道上—基态吸收能量可跃迁到能量高的轨道上—激发态从激发态跃迁回能量较低的轨道，能量差以电磁波的形式辐射出来

2、—谱线第一节原子结构一、原子核外电子运动的特点微粒具有波粒二象性1923年法国物理学家L.deBroglie提出了大胆的假设，认为电子等实物粒子与光一样也有波粒二象性第一节原子结构h为Planck常量λ为粒子波波长p为粒子的动量v为粒子运动的速度一、原子核外电子运动的特点微粒具有波粒二象性第一节原子结构电子衍射实验一、原子核外电子运动的特点微粒具有波粒二象性没有固定的运动轨道符合统计规律，其运动状态可用统计学的方法加以描述——量子力学具有量子化特征第一节原子结构二、核外电子运动运动状态的描述SchrÖdinger方程1926年奥地利物理学家E.SchrÖ

3、dinger从微观粒子的波粒二象性出发，提出了用量子力学方法描述微观粒子运动的波动方程第一节原子结构二、核外电子运动运动状态的描述波函数和原子轨道：ψ描述的是电子在原子核外空间的运动状态（可理解为在核外空间找到电子的可能区域）。习惯上把ψ称为原子轨道（atomicorbitals）第一节原子结构电子云：用小黑点的疏密程度来形象地描述电子在原子核外空间各点出现的几率密度的大小的图象电子云界面图：1s电子云等密度面和界面图电子在某界面以内出现的几率很大(90%以上)时，该界面图形称为电子云界面图。1s电子云的界面图s、p、d电子云的形状三、四个量子数及其物理

4、意义为了得出SchrÖdinger方程合理的解，就必须引进一些符合特定条件的经限定的参数，在量子力学中称这种引入方程求解的特定参数为量子数（quantumnumber）第一节原子结构主量子数（principalquantumnumber）以n来表示，它反映了电子在核外空间出现概率最大的区域离核的远近，决定电子层数，是决定电子能量的主要因素可取的数值主量子数n：1、2、3、4…等正整数，电子层顺序：1、2、3、4…电子层符号：K、L、M、N、O、P、Q…（1）主量子数n物理意义：n值愈大，电子活动的主要区城离核愈远，能量也就愈高。是决定电子离核远近和能量高

5、低的主要因素。单电子原子中电子的能量完全由主量子数决定。（1）主量子数n（2）角量子数ln1234l0010120123符号1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f可取的数值：0~n-1的整数(n个取值)角量子数(azumuthalquantumnumber)也称为副量子数，以l来表示。在多电子原子中，角量子数是决定电子能量的次要因素。（2）角量子数l物理意义：l值决定轨道或电子云的形状；l值相同的各轨道，统称为一个亚层。s电子云p电子云（3）磁量子数m磁量子数(magneticquantumnumber)，以m表示。可取的数值：0、±1、±2…±l等整

6、数，磁量子数有(2l＋1)个取值，意味着该形状的轨道有（2l＋1）个。物理意义：决定原子轨道在空间的取向。（3）磁量子数ms、p、d电子云在空间的分布主量子数角量子数亚层符号磁量子数轨道空间取向数每层中轨道数n2101s0112012s2p0-1、0、+113430123s3p3d0-1、0、+1-2、-1、0、+1、+21359每层中原子轨道数（4）自旋量子数ms自旋量子数(spinquantumnumber)，以表示。可取的数值：+1/2、-1/2。常用↓、↑符号表示电子自旋的两种取向。物理意义：电子自旋方向。四个量子数n、l、m、ms确定后，该电子

7、的运动状态就完全确定了。也就是说原子中每个电子的运动状态可以用n，l，m，ms四个量子数来描述例1、下列各组量子数中，不合理的是。A.（2，1，0，+1/2）B.（3，3，2，-1/2）C.（1，0，0，+1/2）D.（4，3，1，-1/2）例2、用四个量子数表示3s1电子的运动状态（3，0，0，+1/2）or（3，0，0，-1/2）四、核外电子的排布规律2.能量最低原理原子处于基态时，核外电子的排布总是尽可能先分布在能量最低的轨道上以使原子体系的总能量最低。1.鲍里不相容原理在同一原子里，不能有四个量子数完全相同的电子。在一个原子中，不存在运动状态全同

8、的电子。在每一个原子轨道中最多只能容纳两个自旋相反的电子。每层最多容纳2n2个电