鲁科版原子结构精品课件2

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2.我公司在开工前，将根据合同中明 确规定 的永久 性工程 图纸， 施工进 度计划 ，施工 组织设 计等文 件及时 提交给 监理工 程师批 准。以 使监理 工程师 对该项 设计的 适用性 和完备 性进行 审查并 满意所 必需的 图纸、 规范、 计算书 及其他 资料； 也使招 标人能 操作、 维修、 拆除、 组装及 调整所 设计的 永久性 工程。
hv 普朗克认为, 物体只能按 的整数倍(例如1hv, 2hv, 3hv等)
一份一份地吸收或释出光能, 而不可能是0.5 hv, 1.6 hv, 2.3 hv 等任何非整数倍。即所谓的能量 量子化概念。
不确定原理和波动力学的轨道概念
● 海森堡的不确定原理 (Heisenberg’s uncertainty principle ) 不可能同时测得电子的精确位置和精确动量 ！
◆ 不同的n 值，对应于不同的电子层 １ ２ ３ ４ ５…….. K L M N O……..
2、 角量子数l ◆ l 表示电子云的形状 ◆ 对于多电子原子, l 与n一起决定电子的能 量 ◆ l 的取值：０～（ｎ－１）间的正整数
l 的值 0，1，2，3……n-1 亚层 s, p, d, f…...
每个电子层最多容纳的电子数 2 8 18 2n2
主量子数 n
12 3 4
电子层
K L MN
角量子数 l
01
23
电子亚层
s p df
每个亚层中轨道数目
1357
每个亚层最多容纳电子数
2 6 10 14
根据Hund’s rule, 下列三种排布中哪一种是氮原子的 实际电子组态?
↓ ↑↓ ↑ ↓ ↑↑
— — — — — — — —— —
• 氮原子的价电子层结构式： 2s22p3
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1.我公司将积极配合监理工程师及现 场监理 工程师 代表履 行他们 的职责 和权力 。
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2.我公司在开工前，将根据合同中明 确规定 的永久 性工程 图纸， 施工进 度计划 ，施工 组织设 计等文 件及时 提交给 监理工 程师批 准。以 使监理 工程师 对该项 设计的 适用性 和完备 性进行 审查并 满意所 必需的 图纸、 规范、 计算书 及其他 资料； 也使招 标人能 操作、 维修、 拆除、 组装及 调整所 设计的 永久性 工程。
3
4f
＋３，＋２，＋１，０，－１， －２，－３
n
轨道 数 １ １ ３ １ ３ ５ １ ３ ５
７
总轨 道数
１ ４
９
１６
n2
问题
写出与轨道量子数 n = 4, l = 2, m = 0 的 原子轨道名称。
答：
原子轨道是由 n, l, m 三个量子数决定的。与 l
= 2 对应的轨道是 d 轨道。因为 n = 4, 该轨道的名称
n 0，1，…(n-1) n
亚层名称 s s,p
s,p,d s,p,d,f
3、 磁量子数m
◆ 表示空间取向电子云在空间的伸展方向 ◆ m 值相同的轨道互为等价轨道 ◆ m可取 0，±1, ±2……±l
（即+l到-l之间的正整数，包括0）
L
m
轨道数
0(s)
0
1
1(p)
＋1 0 －1
3
2(d)
＋2 ＋1 0 －1 －2
原子
Cr Mo Cu Ag Au
能级排列序列
[Ar] 3d 4 4s 2 [Kr] 4d 4 5s 2 [Ar] 3d 9 4s 2 [Kr] 4d 9 5s 2 [Xe] 4f 145d 9 6s 2
光谱实验序列
[Ar] 3d 5 4s 1 [Kr] 4d 5 5s 1 [Ar] 3d 10 4s 1 [Kr] 4d 10 5s 1 [Xe] 4f 14 5d10 6s 1
钾原子(Z=19)的基态电子组态标示为: K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 (或 [Ar]4s1 )
根据原子光谱实验和量子力学理论, 基态原子的核 外电子排布服从构造原理(building up principle)。
(2) 构造原理
◆ 最低能量原理(The principle the lowest energy) :
xp h
4
● 具有波粒二象性的电子，不再遵守经典力学规律， 它们的运动没有确定的轨道，只有一定的空间概率分 布。实物的微粒波是概率波。
一、基本概念
核外电子运动状态的描述
• 1、电子云: 用小黑点疏密来表示 核外电子出现的几率大小，小黑 点密的地方电子在该处出现的几 率大，小黑点疏的地方电子在该 处出现的几率少。这种用小黑点 疏密来表示核外电子出现的几率 大小的图像称作电子云。
多电子原子轨道的能级
• 多电子原子的各个电子之间存在着斥力， 在研究某个外层电子的运动状态时，必须 同时考虑到核对电子的吸引力及其它电子 对它的排斥力。由于其它电子的存在，往 往减弱了原子核对外层电子的吸引力，从 而使多电子原子的电子所处的能级产生了 交错现象。
• 原子轨道的能级顺序：
• 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
电子构型
• 电子在原子轨道中的排布方式称 为电子层结构，简称电子构型。 电子构型的表示形式有三种：
（1）轨道表示式
• 例如氮原子的轨道表示式为：
（2）电子排布式
• 它是在亚层符号的右上角用数 字注明所排列的电子数目。氮 原子的电子排布式为： 1s22s22p3
（3）价电子层结构式
• 价电子层结构指的是价电子（即 能参与成键的电子）所排布的电 子层结构。
电子总是优先占据可供占据的能量最低的轨道, 占满能量较低的轨道后才进入能量较高的轨道。
根据顺序图, 电子填入轨道时遵循下列次序：
• 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p
铬(Z = 24)之前的原子严格遵守这一顺序, 钒(Z = 23) 之后的原子有时出现例外。
m =0, 3pz
m =0,
3dz2
n 轨道运动 l
m 自旋运动 ms
各电子层可能有的最多轨道数
电子层
轨道
n 符号 l 符号
m
1 K 0 1s
0
0 2s 2L
1 2p
０ ＋１，０，－１
0 3s
０
3
M
1 3p
＋１，０，－１
2 3d ＋２，＋１，０，－１，－２
0 4s
０
1 4p
＋１，０，－１
4 M 2 4d ＋２，＋１，０，－１，－２
3个p
6
2
5个d
10
4
7个f
14
◆ 洪特规则 (Hund’s rule)：
电子分布到等价轨道时, 总是尽量先以相同的自旋 状态分占轨道。即在 n 和 l 相同的轨道上分布电子, 将 尽可得分布在 m 值不同的轨道上, 且自旋相同。
3d
4s
(a) [Ar]
例如 Mn 原子：
(b) [Ar]
未成对电子的存在与否, 实际上可通过物质在磁场中的 行为确定：含有未成对电子的物质在外磁场中显示顺磁 性(paramagnetism), 顺磁性是指物体受磁场吸引的性质； 不含未成对电子的物质在外磁场中显示反磁性 (diamagnetism), 反磁性是指物体受磁场排斥的性质。
n
1 2 3 4 （亚层
l
0
0
1
0
1
2
0
1
2
3
s
p
d
f)
• l=0时，电子云形状为球形对称，
•
叫s电子云
• l=1时，电子云形状为纺锤形，
•
叫p电子云
• l=2时，电子云形状为四瓣花瓣形，
•
叫d电子云
• l=3时，电子云形状很复杂，
•
叫f电子云
小结
n值
l值
亚层数
1
0
1
2
0，1
2
3
0，1，2
3
4 0，1，2，3 4
4、 自旋量子数 ms
◆ 描述电子绕自轴旋转的状态 ◆ 自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为 ◆ ms 取值+1/2和-1/2，分别用↑和↓表示
n, l, m 一定,如: n =2, l =0,
n =3, l =1,
n =3, l =2,
核外电子运动
2
3……
d
f……
m =0, 2s
核外电子运动的特征
核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。 无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。 无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出
其在核外空间某处出现的机会的多少（概率）。
小黑点不表示电子 只表示电子在这里 出现过一次
小黑点的疏密表示电子在核 外空间单位体积内出 现的机会的多少。
* 电子云只是形象地表示 电子出现在各点的概率高低, 而实际上并不存在。
1s 2s
2px 2py 2pz
↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↑
— — — — — — — —— —
1s 2s
2px 2py 2pz
↓ ↑↓ ↑ ↑ ↓↑
— — — — — — — —— —
1s 2s
2px 2py 2pz
基基态态原原子子的的电电子子组组态态：：小小结结
◆ 记住一些重要的例外, 它们与亚层半满状态和亚层全 满状态的相对稳定性有关。
应该是 4d. 磁量子数 m = 0 在轨道名称中得不到反映
, 但根据我们迄今学过的知识, m = 0 表示该 4d 轨道
是不同伸展方向的 5 条 4d 轨道之一。
基态原子的核外电子排布