原子结构和分子结构

化
主量子数n、轨道角动量量子数l、磁量
子数m（方程求解时引入）
合理的n、l、m 的取值和组合所决定的ψ
才能合理存在
主量子数n
取值范围：非零正整数（1、2、3、……n） 物理意义 1. 决定电子在核外空间出现概率最大的 区域离核的远近; (电子层数） 2. 决定 电子能量高低的主要因素，
n值越大，电子离核的平均距离越远，能 量越高
3,2,2
同一层轨 道数(n2)
1 22
32
自旋量子数 s
研究氢原子光谱的精细结构 发现，每条谱线都由两条距离 很近的谱线组成，是电子本身 具有自旋运动造成
s 只有+1/2、-1/2两个数值 自旋运动方向也可以用↑、↓表示 ↑、↑或↓、↓的称为平行自旋 ↑、↓的称为反平行自旋
归纳一：量子数的意义
Y3d=Y4d
5、节面：函数值为零的平面
6、正负号：反映了电子的波动性 这里注意：正负号与电荷毫无关系！
back
（三）电子云和概率密度
将空间各处电子出现概率
密度| |2的大小用疏密程
度不同的黑点表示
这种单位体积内黑点数与
| |2成正比的图形——电
子云
电子云越稀疏，电子出现 的概率密度愈小
注意：黑点不代表电子
❖ 有没有2d能级？
归纳二：电子能级
❖ H原子：
1s＜2s =2px=2py=2pz ＜3s= 3px=3py=3pz
=3dxy=3dxz=3dyz =… =…
❖ 多电子原子
http://www.120sysdxb.co m/沈 阳 沈 大 性 病 医 院 http://www.120sysdxb.co m/bj/包 茎 http://www.120sysdxb.co m/bpg c/包 皮 过 长 http://www.120sysdxb.co m/cgal/成 功 案 例 http://www.120sysdxb.co m/fg y/附 睾 炎 http://www.120sysdxb.co m/gt y/龟 头 炎 http://www.120sysdxb.co m/jkzc/健 康 自 查 http://www.120sysdxb.co m/jkzs/健 康 知 识 http://www.120sysdxb.co m/jny/精 囊 炎 http://www.120sysdxb.co m/lb/淋 病 http://www.120sysdxb.co m/lylx/来 院 路 线 http://www.120sysdxb.co m/mtb d/媒 体 报 道 http://www.120sysdxb.co m/nd y/尿 道 炎 http://www.120sysdxb.co m/nxb y/男 性 不 育 http://www.120sysdxb.co m/pg y/膀 胱 炎 http://www.120sysdxb.co m/pz/疱 疹 http://www.120sysdxb.co m/qlxa前 列 腺 癌 http://www.120sysdxb.co m/qlxjb/前 列 腺 疾 病 http://www.120sysdxb.co m/qlxnz/前 列 腺 囊 肿 http://www.120sysdxb.co m/qlxy/前 列 腺 炎 http://www.120sysdxb.co m/qlxz s/前 列 腺 增 生 http://www.120sysdxb.co m/rjz/弱 精 症 http://www.120sysdxb.co m/shaojz/少 精 症 http://www.120sysdxb.co m/sjz/死 精 症 http://www.120sysdxb.co m/sjza/射 精 障 碍 http://www.120sysdxb.co m/sy/湿 疣 http://www.120sysdxb.co m/szg r/生 殖 感 染 http://www.120sysdxb.co m/szz x/生 殖 整 形 http://www.120sysdxb.co m/tsjs/特 色 技 术 http://www.120sysdxb.co m/wjz/无 精 症 http://www.120sysdxb.co m/xcbjb/性 传 播 疾 病 http://www.120sysdxb.co m/xgn za/性 射 精 障 碍 http://www.120sysdxb.co m/xyz a/性 与 障 碍 http://www.120sysdxb.co m/yj/遗 精 http://www.120sysdxb.co m/yjyc/阴 茎 延 长 http://www.120sysdxb.co m/yjzc/阴 茎 增 粗 http://www.120sysdxb.co m/ys/阴 虱 http://www.120sysdxb.co m/yw/阳 痿 http://www.120sysdxb.co m/yyd t/医 院 动 态 http://www.120sysdxb.co m/zx/早 泄 http://www.120sysdxb.co m/yy/ http://www.120sysdxb.co m/yyd t/ http://www.120sysdxb.co m/yyjj/ http://www.120sysdxb.co m/zx/
2.多电子原子中的电子在每层中可能占 据的轨道数与氢原子的数目相等 n2
3.多电子原子的原子轨道角度分布图与
氢相类似，电子云形状也相似
http://www.sdxb024.com /沈 大 性 病 http://www.sdxb024.com /azb/艾 滋 病 http://www.sdxb024.com /fl/非 淋 http://www.sdxb024.com /jkcs/健 康 常 识 http://www.sdxb024.com /jkjj/沈 大 性 病 http://www.sdxb024.com /jpjs/金 牌 技 术 http://www.sdxb024.com /jrsy/尖 锐 湿 疣 http://www.sdxb024.com /kfbl/康 复 病 例 http://www.sdxb024.com /lb/淋 病 http://www.sdxb024.com /lylx/来 院 路 线 http://www.sdxb024.com /md/梅 毒 http://www.sdxb024.com /rxg/软 下 疳 http://www.sdxb024.com /szqpz /生 殖 器 疱 疹 http://www.sdxb024.com /ys/阴 虱 http://www.sdxb024.com /yyjj/医 院 简 介 http://www.sdxb024.com /zjtd/专 家 团 队
z
+
x
函数值为零的
-
Baidu Nhomakorabea
xy平面称为节
面
1、记住9个轨道的名称
2、反映Y l ，m (θ, ）~ (θ, ）
3、Y l ，m (θ, ）与距离核远近r无关
4、Y l ，m (θ, ）与n无关 ：不论n为何值，
只要l、m相同时，Y l ，m(θ, ）的图形都一
样: Y1s=Y2s=Y3s
Y2p= Y3p
义， |ψ |2 表示空间某处电子出现的概率密度 （概率密度=概率/体积）
波函数又称为原子轨道，此原子轨道并 不代表确定的运动轨道，它只是玻尔理论中 名称的借用，所表示含义截然不同。
玻尔原子轨道 和波函数的区别 玻耳——原子轨道指电子具有确定的运 动轨道。 例：基态氢原子的电子在半 径 r = 52.9 pm的球形轨道上运动
1s＜2s ＜ 2px=2py=2pz ＜3s ＜3px=3py=3pz
＜ 3dxy=3dxz=3dyz =… =…
back
（二）、原子轨道的图形 将原子轨道用图形表示出来，有助 于对抽象数学表达式的了解。
ψn,l,m(r,θ, ) = Rn,l(r) · Yl,m(θ, )
径向波函数——只 与n和l有关，是离 核距离r的函数
角度波函数——只与l 和 m有关，是方位角
度 ， 的函数
（一）氢原子轨道的角度分布图
Ys
1 =0.282
4
z y
x
Ypz
3 cosθ
4
0 30 60 90 120 150 180
cos 1 0.866 0.5 0 -0.5 -0.866 -1
Ypz 0.489 0.423 0.244 0 -0.244 -0.423 -0.489
2. 电子这样的微观粒子不能同时测准它的位 置和动量，不存在确定的运动轨道。它在核 外空间出现体现为概率的大小，有的地方出 现的概率小，有的地方出现的概率大；
3. 电子的运动状态可用波函数ψ和其相应的 能量来描述。波函数ψ是薛定谔方程的合理
解， 2表示概率密度。
4. 每一ψ对应一确定的能量值，称为“定 态”。电子的能量具有量子化的特征，是不 连续的。基态时能量最小，比基态能量高的 是激发态。
2.能量的量子化
基本粒子（原子、分子、离子和电子） 的运动不遵守经典力学规律。必须采用量子 力学的方法描述它们的运动状态。
量子力学的基础是：波粒二象性、测不 准原理和薛定锷方程。
——核外电子运动状态的现代概念
1. 电子具有波粒二象性，它具有质量、能量 等粒子特征，又具有波长这样的波的特征。 电子的波动性与其运动的统计规律相联系， 电子波是概率波；
氢原子的激发态的电子云图比较复杂， 通常也是从两部分来了解它。
2(r,θ,φ）=
R
2 n,
l
(r)
•
Y
2 l,
m(θ,φ
）
电子云的径 向部分
电子云的角 度部分
电子云的角度分布图
|Y|2 ~(θ, )
——电子出现的概率密度与方位角的关系 它们的图形与原子轨道的角度分布图相
似，只是图形略瘦，无正负号之分
❖ n 电子层
l 电子亚层
❖ n ，l 能级
n ，l，m 轨道
❖ 1,0,0——1s、2,0,0——2s、2,1,0——2pz、 2,1,±1——2px、2py
❖ n ，l，m，s 运动状态
❖ +11Na (2)(2,6)(1) ❖ 1, 0, 0, (+1/2); 1, 0, 0, (-1/2)
❖ 3, 0, 0, (+1/2);
电
子
云
图形略瘦，无正
角
负号之分
度
分 布
节面数与节面位
图
置与轨道的角度
剖
分布图相同
面
图
电 子 云 总 体 分 布 图
back
二、多电子原子的核外电子排布
求解多电子原子时薛定谔方程有困难， 无法精确求解，只能作近似处理。
近似解与氢原子精确解相似之处：
1.多电子原子中，每个电子都有其自己 的波函数ψi，具体形式也取决于三个量子数 n，l，m，有其相应能量。
一、氢原子的量子力学模型 （一）波函数和量子数 （二）原子轨道的图形 （三）概率密度和电子云
二、多电子原子的核外电子排布
back
波函数 (wave function) 是薛定锷方程
的解，它不是一个数值，是描述微观粒子运 动状态函数式, 是直角坐标(x,y,z)或球极坐标
(r,θ, )的的函数。 本身没有明确的物理意
0 ±1 ±2
波函数ψ
ψ1s或ψ1,0,0
ψ2s或ψ2,0,0
2pz 或ψ2,1,0
, 或 2 px 2 py
2,1，1
ψ3s或ψ3,0,0
3pz 或ψ3,1,0
, 或 3px 3py
3,1，1
或 3dz2
3,2，0
, 或 3dxz 3dyz
3,2，1
, 或 3dxy
3d x2 y2
第六章 原子结构和分子结构
第一节 原子结构 第二节 分子结构 第三节 氢键
第一节 原子结构
原子结构的知识是认识各种物质结构和 性质的基础。人类对原子结构的认识，经历 了 几 千 年 的 探 索 ， 量 子 力 学 (quantum mechanics) 的现代概念揭示了微观世界粒子 运动的规律。 量子力学特征： 1.运动状态的不确定性
量子力学——原子轨道 =波函数 基态氢原子轨道的波函数
1s(r, , ) A1eBr
1
4
氢原子2s激发态轨道的波函数
Br
2s(r, , ) A2re 2
1
4
注意： “在某轨道上运动的电子”
或“占据某轨道的电子”的说法的 实际意义。
back
量子数
量子数是一些不连续的、分立的数值，
体现了某些物理量的不连续变化 ，称为量子
l=0时， m=0 只有一个伸展方向——球形 l=1时， m=0、±1，在空间有三种不同的伸 展方向，分别代表双球形的p轨道在x、y、z 轴方向上伸展
Em=0 = Em=+1 = Em=-1
量子数的合理组合及轨道数
主量 子数n
1
2
角量 子数l
0
0
1
0
1 3
2
磁量子 数m 0 0 0 ±1 0 0 ±1
对于单电子原子而言，例如H，电子的能 量完全由n 决定
轨道角动量量子数 l（亚层）
取值范围：受主量子数的限制 ，取小于n 的正整数和零（0、1、2、3、……(n-1)）， 共可取n个数值 物理意义 1. 决定原子轨道的形状
光谱学标记
l=0 s l=1 p l=2 d l=3 f
2. 在多电子原子中也决定电子的能量高 低. 多电子体中，主量子数相同而角量子数 不同的电子，能量不同
主量子数相同时，角量子数的值愈大， 能量愈高
单电子体系：Ens = Enp = End = Enf
多电子体系：Ens＜Enp ＜End ＜Enf
磁量子数m 取值范围：整数和零，受到角量子数 l 的限
制。│m│≤l，每个 l 共有 2l+1 个取值
物理意义： 决定原子轨道在空间的伸展方 向（有一个取值，即有一个方向一个轨道）