无机化学原子结构
无机化学第八章 原子结构
③光谱线在磁场中的分裂；
除基态外的其它状态 —— 激发态
电子尽可能处于离原子核最近、 势能最低的—— 基态。
∵ 放出光子的能量大小取决于两个能级之间的能量差， ∴不同能级间的跃迁所得谱线不同。
三、玻尔理论的合理性和局限性
冲破了经典物理的束缚，用能量量子化成功解释了单电子体系 产生光谱的原因。
缺陷在于勉强加进了一些假定，认为电子的运动符合经典力学 运动定律，有固定轨道，无法解释下述实验结果：
是量子化的。变化的不连续是指量的变化有一个最小单位。
电量是量子化的—Байду номын сангаас其最小单 位是一个电子所带的电量，
而长度、面积、时间、 速度则是非量子化的。
2）轨道能级------- 一个原子有多个定态轨道，不同的定态轨道 势能 不同，这些不同的势能状态称为：能级。
激发态原子发光的原因：
当电子从较高的能级跃迁回较低的能级时，原子会以光子形式 放出能量—— 激发态原子发光的原因。
这四条谱线是如何产生的？？？
二、玻尔的氢原子模型理论 模型的要点
该氢原子模型是在牛顿力学和 量子论的基础上建立的。
1）定态轨道—— 电子只能在以原子核为中心的某些圆形轨道上
运动。这些轨道的能量是量子化的, 且其状态
不随时间而改变, 故称为：定态轨道。
何谓量子化？
在物理学上, 若某一物理量的变化是不连续的, 则该物理量就
第八章 原子结构
§8.1氢原子光谱和玻尔理论 一、氢原子光谱
1、 光谱——复合光经过色散系统分光后，按波长（或频率）的大 小依次排列的图案。 红外光谱(0.75m ~ 1000 m)
按波长区域划分 可见光谱(400nm ~ 750nm) 紫外光谱(10nm ~ 400nm)
北师大版无机化学第一章原子结构与元素周期表精品PPT课件
3
• 1732年: 尤拉 (Euler) 提出自然界存在多少种原子，就有多少种元素
• 定义 一种元素的1摩尔质量对核素12C的1摩尔质量
的1/12的比值(国际原子量与同位素丰度委员会1979
年)
• 特征 相对原子质量是纯数
单核素的相对原子质量等于该元素核素的相对原
子质量
多核素元素的相对原子质量等于该元素的天然同
位素相对原子质量的加权平均值
• 计算
Ar= ∑fi Mr,i fi ： 同位素分度
不能正确给出许多元素的原子量。如设氢的原子量为1，作 为相对原子质量的标准，已知水中氢和氧的质量比是1:8，若水 分子是由1个氢原子和1个氧原子构成的，氧的原子量是8，若 水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，氧的原子量便是16。 道尔顿武断地认为，可以从“思维经济原则”出发，认定水分子 由1个氢原子和1个氧原子构成，因而就定错了氧的原子量。
7
1-2-2 核素、同位素和同位素丰度
（1）核素(nuclide)---具有一定质子数和一定中子数的 原子称为一种核素
• 分类
稳定核素 --- 单核素元素和多核素元素
放射性核素 • 核素符号
Байду номын сангаас
162C 质量数
质子数
（2）同位素(isotope)---具有相同核电荷数，不同中子 数的核素互称同位素，这些核素在周期表中占同位置
化学和材料工作者着眼于化学变化，而化学变化则以 原子相互作用为基础的。通常在化学变化中，原子核不发 生变化。那么什么在变呢？电子的运动状态在变，通俗地 说，是核外电子在“跳来跳去”，所以研究核外电子的运动 的规律是研究者探索的重要问题。
天津大学无机化学课件第五章原子结构与元素周期性 共74页PPT资料
例外的还有： 41Nb、 44Ru、 45Rh、 57La、
58Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、 93Np
29.11.2019
课件
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基态原子的价层电子构型
价层——价电子所在的亚层 价层电子构型——指价层的电子分布式
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课件
30
无机化学多媒体电子教案
第五章 原子结构和元素周期性
第三节原子中电子的分布
第三节
原子中电子的分布
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课件
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5-3-1 基态原子中电子的分布原理
泡利不相容原理——每一个原子轨道，最多
只能容纳两个自旋方向相反的电子.
能量5最-３低-原1理基—态—原原子子为中基态电时子，分电子布尽原可 能地分布在能级较低的理轨道上，使原子处于
课件
29
3. 磁量子数(m)
磁量子数(m)的取值决定于l值，可取(2l+1)个 从-l到+l（包括零在内）的整数。每一个m值代表 一个具有某种空间取向的原子轨道。
4.自旋量子数(ms)
自旋量子数(ms)只有+1/2或-1/2 这两个数值， 其中每一个值表示电子的一种自旋方向（如顺 时针或逆时针方向）。
课件
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在量子力学中是用波函数和与其对应的 能量来描述微观粒子的运动状态的.
原子中电子的波函数ψ既然是描述电子云
运动状态的数学表达式,而且又是空间坐标的
函数,其空间图象可以形象地理解为电子运动
的空间范围,俗称”原子轨道”.为了避免与经
典力学中的玻尔轨道相混淆,又称为原子轨函
(原子轨道函数之意),亦即波函数的空间图象
激发态(电子处于能
无机化学内容精要及习题 第一章原子结构剖析
第一章原子结构一、关键词1.核外电子运动的描述量子化特性和波粒二象性是微观粒子所共有的特征，因而核外电子运动状态不能用经典力学来描述。
量子数与对应的原子轨道2.电子层结构与元素周期表元素的分区与原子结构的关系3.元素性质递变规律元素基本性质变化趋势二、学习感悟1.原子结构模型的演变历史给我们的启迪原子结构模型是科学家根据自己的认识，对原子结构的形象描摹。
一种模型代表了人类对原子结构认识的一个阶段。
人类认识原子的历史是漫长的、无尽的，随着科学技术的发展，人类对原子的认识过程还会不断深化。
①化学认识发展的规律和所有科学认识发展的规律一样是继承、积累和突破。
②实验方法是科学研究的一种重要方法，实验手段的不断改进促使化学理论向前发展。
人类对原子结构的认识体现了人类认识自然的历程，向我们提示了一个科学理论发展的模式：实践-认识-再实践-再认识。
2.研究原子结构涉及较深的数学知识和物理知识初学者往往觉得枯燥难懂，因此，学习时重点放在理解，接受相关的基本概念，加上一定的空间想像。
3.结构决定性质，性质体现结构元素的电离能、电子亲和能和电负性在衡量元素的金属性和非金属性强弱时，结果是大致相同的。
但由于元素的电负性的大小是表示分子中原子吸引电子的能力大小，所以它能方便地定性反映元素的某些性质，如：金属性与非金属性、氧化还原性；化合物中化学键的类型、键的极性等，故它在化学领域中被广泛地运用。
而元素的电子亲和能的数值一般较电离能小一个数量级，而且已知的元素的电子亲和能数据较少，测定的准确性也差，所以其重要性不如元素的电离能。
三、难点辅导1.微观粒子运动具有哪些特点？能量是量子化的。
量子化是相对于连续而言，也就是说变化过程是不连续的，是间隔的，是跳跃式的，一个一个的，不连续的。
与宏观物体的逐渐的、连续的运动有很大的区别。
打个比方说，光从微观角度讲就是不连续的，爱因斯坦的光子说中把每一个光子叫做光量子，是一个个不连续的能量包，虽然光没有静质量，但光有动质量，有质量就有能量。
大学无机化学原子结构试题及答案
第五章 原子结构和元素周期表本章总目标：1：了解核外电子运动的特殊性，会看波函数和电子云的图形2：能够运用轨道填充顺序图，按照核外电子排布原理，写出若干元素的电子构型。
3：掌握各类元素电子构型的特征4：了解电离势，电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。
各小节目标：第一节：近代原子结构理论的确立 学会讨论氢原子的玻尔行星模型213.6E eV n =。
第二节：微观粒子运动的特殊性1：掌握微观粒子具有波粒二象性（h h P mv λ==）。
2：学习运用不确定原理（2h x P mπ∆•∆≥）。
第三节：核外电子运动状态的描述1：初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法——处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布（即电子云）。
2：掌握描述核外电子的运动状态——能层、能级、轨道和自旋以及4个量子数。
3：掌握核外电子可能状态数的推算。
第四节：核外电子的排布1：了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。
2;掌握核外电子排布的三个原则：○1能量最低原则——多电子原子在基态时，核外电子尽可能分布到能量最低的院子轨道。
○2Pauli 原则——在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说是在同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。
○3Hund原则——电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道。
3:学会利用电子排布的三原则进行第五节：元素周期表认识元素的周期、元素的族和元素的分区，会看元素周期表。
第六节：元素基本性质的周期性掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化1：原子半径——○1从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引力也增加，使原子半径逐渐减小；○2随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力也增强，使得原子半径增加。
但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。
2：电离能——从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。
无机化学 原子结构
1927年，德布罗依的假设为戴维逊(Davisson C J) 和盖革(Geiger H)的电子衍射实验所证实。
电子衍射图
1.1.3 微观粒子波粒二象性的特点
问题： 1. 是否波长越长，波动性越大？
2. 实物微粒波动性与光波动性的区别是什么？ 或者是实物微粒波动性的特点是什么？
(3) 磁量子数(m)
m可取0，1，2，3，… l ，共2l +1个值。 m值反映了电子云(或原子轨道)在空间的伸展方向
同一亚层内的原子轨道其能量是相同的，称等价轨道或 简并轨道。但在磁场作用下，能量会有微小的差异，因而其 线状光谱在磁场中会发生分裂。
当一组合理的量子数n、l、m确定后，电子运动的波函 数 也随之确定，该电子的能量、核外的概率分布也确定了。
鲍林近似能级图： Pauling根据光谱 实验数据及理论 计算结果，把原 子轨道能级按从 低到高分为几个 能级组。
各能级的能量次序为：
轨道能量排序与n和l的关系：
1. l相同，n不同时 2. n相同，l不同时 3. n不同，l不同时------能级交错现象
当角量子数l相同时，原子轨道的能量随着主量子数n值增大而升高： 1s < 2s < 3s
原子核外电子排布三原则：
Hund 规则： 当电子在等价轨道（能量相同轨道）上分布时，将尽
可能分占等价轨道，且自旋相同。
半满和全满规则： 等价轨道中电子处于全空（s0,p0,d0,f0）、半空(p3,d5,f7)
或全满状态(p6,d10,f14)时能量较低.
泡利不相容原理里不是说每个轨道里得 电子自旋方向相反么？那洪特规则里怎 么写在等价轨道上电子自旋方向相同呢
第五版无机化学大一知识点
第五版无机化学大一知识点无机化学是化学科学中的一个重要分支，主要研究无机物质的性质、结构和变化规律。
作为大一学生，掌握基础的无机化学知识对于后续学习和研究有着重要的作用。
下面将介绍第五版无机化学大一知识点。
一、原子结构和元素周期表原子是物质的基本单位，由质子、中子和电子组成。
质子带正电荷，中子不带电荷，电子带负电荷。
原子核由质子和中子组成，电子围绕原子核运动。
元素周期表是将元素按照一定规律进行排列，用于描述元素的性质和结构。
二、化学键和分子结构化学键是原子之间的相互作用力，常见的化学键包括共价键、离子键和金属键。
共价键是由共享电子对形成的，离子键是由带正电荷的金属离子和带负电荷的非金属离子之间的电荷吸引力形成的，金属键是由金属原子之间的金属离子形成的。
分子结构是指分子内原子的排列方式和原子之间的连接方式。
三、化学反应和化学平衡化学反应是物质发生变化的过程，包括化学反应方程式的写法、化学反应速率和反应机理的研究等。
化学平衡是指在闭合系统中，反应物和生成物的浓度达到一定比例时，反应停止，但反应物和生成物仍处于动态平衡状态。
四、酸碱和盐酸是指具有给出H+离子的物质，碱是指具有给出OH-离子的物质。
酸碱反应会生成盐和水。
盐是由阳离子和阴离子组成的晶体化合物。
五、氧化还原反应氧化还原反应是指电子的转移过程，包括氧化反应和还原反应。
氧化是指物质失去电子，还原是指物质获得电子。
氧化还原反应可以通过电子传递实现，也可以通过氧原子的转移实现。
六、配位化学配位化学研究配位化合物和配位键的形成和性质。
配位化合物是由中心金属离子和配体（通常是带有孤对电子的配位基团）形成的。
不同的配体可以形成不同的配位键，如配位键可以是双电子提供的孤对电子，也可以是单电子提供的孤对电子。
七、主要无机化合物大一学习的无机化合物主要包括氢化物、氧化物、酸盐、过渡金属配合物等。
氢化物是由氢原子和其他元素形成的化合物，氧化物是由氧元素和其他元素形成的化合物，酸盐是由阳离子、阴离子和氧元素形成的化合物，过渡金属配合物是由过渡金属离子和配体形成的化合物。
无机化学大学课件第一章原子结构和元素周期律
• 意义：n 是决定电子层能量高低的主要因素，
n=1表示离核最近，能量最低的第一电子层；n=2表示离核
次近的能量次低的第二电子层，依此类推。能量越低，受核束 缚越大，能量越低。
(2) 角量子数(l)或副量子数(azimuthal quantum number)
电子绕核运动时，不仅具有一定的能量，而且也具有一定
电子层结构的特征，并结合原子参数熟悉元素性质周 期性的变化规律。
图1 道尔顿原子模型
§1.1 原子的含核模型
1. “枣糕模型”： 1903年W.汤姆生(1824~1907)提出， 原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子 则镶在球里，原子受到激发后，电子振动，产生光谱。
图2 汤姆生原子模型
r,q,R rQ qF
r,q,R rYq,
•
解薛定谔方程时，为了方便起见，将直角坐标x,y,z变
换 成 球 极 坐 标 r,q,f ， 这 样 (x,y,z) 就 变 成 了 (r,q,f)=
R(r)Q(q)F(f) ， 将 与 角 度 有 关 的 函 数 合 并 为 Y(q,f) ， 则
要的，或者说，四个量子数确定了，核外电子的运动状态就确
定了。
• (1) 主量子数(n)(principle quantum number)
•
它是用来描述原子中电子出现概率最大区域离核远近的参
数，或者说，它是确定电子层数的。
n 的取值为：1， 2， 3， 4…n等正整数，表示电子层数。
光谱学上常用K，L，M，N…表示电子层数。
数E 就是粒子处在该定态时的总能量。
Figure 9 pherical polar coordinates(r,θ,φ) and Cartesian axes(x, y, z).
大学无机化学经典课件：原子结构
L
M
N
O
P…
35
2. 角量子数（l）： 确定电子运动空间
形状的量子数 l 的取值 ：0，1 ，2，3，…，n-1
n
l
1
2
3
4
…
n
0,
0， 1，
0， 1，
0
电子亚 层符号
0， 1
1， 2
2， 3
2，…,n-1
s
s， p
s， p，d
s， p，d, f
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l =0， s 亚层， 球形
l =1， p 亚层， 亚铃型
粒子具有波粒二象性的假设。并预言了高速运动的电子的
物质波的波长
= h / P = h / mv
1927年，Davissson和Germer应用Ni晶体进行电子衍 射实验，证实电子具有波动性。
二、 波函数与原子轨道
1.
海森堡的测不准关系 ：
测不准原理说明了微观粒子运动有其特殊的
规律，不能用经典力学处理微观粒子的运动，而 这种特殊的规律是由微粒自身的本质所决定的。
率成正比
11
E = h
式中 E 为光子的能量， 为光子的频率，h 为 Planck
常数，其值为 6.62610-34 Js。物质以光的形式吸收或放
出的能量只能是光量子能量的整数倍。 电量的最小单位是一个电子的电量。 电量是量子化的。量子化是微观领域的重要特征，后面我
我们将以上的说法概括为一句话，在微观领域中能量、
为自然数，且 n – 1 l
由解得的 R ( r )、 ( ) 和 ( ) 即可求得波函数
( r，， ) = R ( r ) ( ) ( )
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《无机化学》课件第一章
第一节 原子的组成与核外电子排布
电子云的角度分布图是通过将|Ψ|2的角度分布部分，即|Y|2随 θ、Φ的变化作图而得到的(空间)图像，它形象地显示出在原子核 不同角度与电子出现的概率密度大小的关系。图1-1(b)是电子云的 角度分布剖面图。电子云的角度分布剖面图与相应的原子轨道角 度分布剖面图基本相似，但有以下不同之处：原子轨道角度分布 图带有正、负号，而电子云的角度分布图均为正值(习惯不标出正 号)；电子云的角度分布图比相应的原子轨道角度分布要“瘦”些， 这是因为Y值一般是小于1的，所以|Y|2的值就更小些。
第一节 原子的组成与核外电子排布
五、 多电子原子结构
多电子原子指原子核外电子数大于1的原子(即除H以外 的其他元素的原子)。在多电子原子结构中，核外电子是如何 分布的呢？要了解多电子中电子分布的规律，首先要知道原 子能级的相对高低。原子轨道能级的相对高低是根据光谱实 验归纳得到的。H原子轨道的能量取决于主量子数n，在多电 子原子中，轨道的能量除取决于主量子数n外，还与角量子 数l有关，总规律如下:
无机化学
第一章 原子结构和元素周期律
原子的组成与核外电子排布 元素周期律与元素周期表 元素基本性质的周期性
第一节 原子的组成与核外电子排布
一、 原子的组成
在20世纪30年代，人们已经认识到原子是由处于原子中 心的带正电荷的原子核和核外带负电荷的电子构成的。由于原 子核跟核外电子的电量相同，电性相反，所以原子呈电中性。 原子很小，半径约为10-10m；原子核更小，它的体积约为原 子体积的1/1012。如果把原子比喻成一座庞大的体育场，则原 子核只相当于体育场中央的一只蚂蚁。因此原子内部有相当大 的空间，电子就在这个空间内绕着原子核作高速运动。
第一节 原子的组成与核外电子排布
无机化学,原子结构
光子的能量为跃迁前后两个能级的能量之差，这 - 2.17910
就是跃迁规则，可以用下式来计算任一能级的能量 n 及从一个能级跃迁到另一个能级时放出光子的能量：
E
-18
2
J
1 1 E 2.17910 2 - 2 n n 2 1
-18
Balmer线系
1 1 -1 v 3.289 10 ( 2 - 2 )s 2 n
氢原子的线状光谱
氢原子光谱
然而，直到本世纪初，人们只知道物质在高温或电激励 下会发光，却不知道发光机理；人们知道每种元素有特定的 光谱，却不知道为什么不同元素有不同光谱。
（从上到下）氢、氦、锂、钠、钡、汞、氖的发射光谱
氢光谱是所有元素的光谱中最简单的光谱。 在可见光区，它的光谱只由几根分立的线状谱 线组成,其波长和代号如下所示：
习原子结构，再学分子结构。
微观粒子microscopic particles
电子属于微观粒子，它围绕原子核运动。 是否像行星围绕太阳转那样的运动？ 对于微观粒子的行为，不能用经典力学来 处理，而要用量子力学来处理.这个物理学的 新分支创始于20世纪20年代。 它的基础是：能量和轨道的量子化（不连 续性）、微粒的波粒二象性、运动规律的统 计性（测不准原理）。在这三大原理的基础 上提出了薛定锷方程。
Louis de Broglie认为：质量为 m ，运动 速度为υ的粒子，相应的波长为：
λ=h/mυ=h/p， h=6.626×10-34J· s，Plank常量。 1927年， Davissson和Germer 应用Ni晶体进行电 子衍射实验，证实 电子具有波动性。
6.2.2 不确定原理
• 海森堡不确定原理
玻尔理论的要点3：
大一无机化学课件第八章原子结构
8.1.3 Bohr原子结构理论
Plank量子论(1900年)： 微观领域能量不连续。
Einstein光子论(1903年)： 光子能量与光的频率成正比
Ｅ＝h Ｅ—光子的能量 —光的频率
h—Planck常量， h =6.626×10-34J·s
Bohr理论(三点假设)：
①核外电子只能在有确定半径和能量的轨 道上运动,且不辐射能量；
4 N 0 4s 0
4s
1 4p 0,±1
4pz,4px,4py
2 3
4d 0,±1, ±2 4f 0,±1, ±2, ±3
4…dz…2 , 4dxz , 4dyz , 4dxy , 4dx2 - y2
n,l,m
原子的单电子波函数，又称原子 轨道波函数，例如：
n=1，l=0，m=0
1,0,0 1s , 即1s轨道；
dz2 , d xz , d yz , d xy , d x2 - y2 。
n
主 层
l
亚 层
m
原子轨道
1 K 0 1s 0
1s
2 L 0 2s 0 1 2p 0,±1
2s 2pz,2px,2py
3 M 0 3s 0
3s
1 3p 0,±1
3pz,3px,3py
2 3d 0,±1, ±2
3dz2 ,3d xz ,3d yz ,3d xy ,3dx2 - y2
玻恩的统计解释
对大量粒子来说，波强度大的地方表 示在该点出现的粒子多，波强度小的 地方表示粒子在该点出现的粒子少。 对一个电子来说，空间任一点波的强 度和粒子在该点出现的几率成正比。
玻恩(德) 1954获诺贝尔奖
物质波是几率波。电子的波性是和微粒粒子的统计 性联系在一起的。
无机化学原子结构
无机化学原子结构
无机化学是关于非有机物的研究，其原子结构由空间分子结构和核结构组成。
空间分子结构指物质的真实结构，而核结构是由原子核的结构组成，它由原子核和原子核外的电子构成。
首先，原子核结构包括核子和中子。
核子是原子核内的结构元素，它由原子核发射出的小点组成，可以由质量数和发射能量来描述。
原子核中的中子由原子核发射出的小点组成，可以由质量数和发射能量来描述。
其次，原子核外的电子结构可被分为电子层和电子层内的电子结构。
电子层由电子结构组成，它指电子组成原子的层次结构，如
1s,2s,2p,3s,3p,3d等加以形成，可以描述电子结构中各个电子能级的特征，比如它们的质量数和能量。
再次，原子核结构可以用空间分子结构来描述。
它是一种由原子核及其中的各原子组成的空间图案，根据质量数，其中原子核的形状可以描述为球形或长方体形，其中的原子由不同数量的电子组成，并且有多种层次结构，以便随着原子核电子束断裂的变化发生相应变化。
最后，空间分子结构还可以用于描述无机化学元素的分子性质，如分子式、分子量、熔点、沸点、折射率等。
无机化学原子结构
①常见氧化态分析
②MnO2性质特征
③Mn2+性质特征 ④锰酸盐存在条件及性质特征 ⑤MnO4Ⅰ、氧化性及还原物规律 Ⅱ、不稳定性 （二）铁系元素 1、包括哪些元素，为什么把它们归在一起讨论？ 2、概述 通性： ①物理性质 ②化学性质 ③氧化态 3、重要化合物 ①氧化物性质特征 ②氢氧化物性质特征
5、某棕黑色粉末，加热情况下和浓硫酸作用会放出助燃 性气体，所得溶液与PbO2作用(稍加热)时会出现紫红色。 若再加入3%的H2O2溶液，颜色能褪去，并有白色沉淀出 现。问此棕黑色粉末为何物？
6、分析：⑴ 水溶液中，碳酸钠分别与硫酸亚铁和硫酸铁 作用产物。⑵Fe分别与氯气和盐酸作用产物
7、金属M溶于稀盐酸生成MCl2，其磁矩为5.0 B.M..在无 氧条件下操作，MCl2遇NaOH溶液产生白色沉淀A。A接 触空气就逐渐变绿，最后变成棕色沉淀B。灼烧时，B变 成红棕色粉末C。C经不彻底还原，生成黑色的磁性物质D。 B溶于稀盐酸生成溶液E。E能使碘化钾溶液氧化出I2，但 如在加入碘化钾之前先加入氟化钠，则不会析出I2。若向 B的浓NaOH悬浮液中通入氯气，可得紫红色溶液F，加入 BaCl2时就析出红棕色固体G。G是一种很强的氧化剂。试 确定M及A～G代表的物质。
规律： ①同族 ②同周期
2、电离能Ⅰ 定义：气态原子失去电子变为气态阳离子时所需的能量
它反映了原子失电子的难易程度。 影响因素：核电荷数、原子半径、电子间斥力和结构
稳定性。 变化规律：
①同元素原子 Ⅰ1＜Ⅰ2＜Ⅰ3 ②同族元素 主族：从上到下减小；
副族：从上到下增大。 ③同周期：起伏变化。
3、电子亲和能Y
讨论题
1、含铬废水处理方法综述 2、完成下列转化
B C O a4 rK 2C rO 4 K 2C r2O 7 N a2C r2O 7 C rO 3
《无机化学原子结构》课件
电子数等于质子数，决定了元素的化合价。
原子的电子排布
01
02
03
泡利不相容原理
同一能级上不能有两个或 更多的相同自旋状态的电 子。
洪特规则
在等价能级上，电子优先 以自旋方向相同的方式排 列。
能量最低原理
电子优先占据能量最低的 轨道。
原子的能级与跃迁
原子的能级由主量子数、角量子数和磁量子数决 定。
反应。
非金属元素的原子结构与性质
非金属元素原子的最外层电子 数通常较多，容易形成共价键
。
非金属元素在固态下通常呈 现共价晶体或分子晶体，具
有较高的熔点和沸点。
非金属元素在气态和液态时表 现出明显的非金属特性，例如 氧化性、还原性、电负性等。
金属元素的原子结构与性质
01
金属元素原子的最外层电子数较少，容易失去电子成为正离子 。
当原子吸收或释放能量时，电子可以从一个能级 跃迁到另一个能级。
跃迁的能量差决定了光谱线的波长，不同的光谱 线对应于不同的元素和化合物。
02
原子轨道理论
原子轨道的概念与分类
原子轨道的概念
原子轨道是指描述电子在原子核周围 运动状态的波函数。
原子轨道的分类
根据电子云的形状和空间取向，原子 轨道可分为s、p、d、f等类型。
《无机化学原子结构 》ppt课件
xx年xx月xx日
• 原子结构概述 • 原子轨道理论 • 元素周期表与原子结构 • 原子结构与元素性质的关系 • 无机化学中的重要原子结构
目录
01
原子结构概述
原子的基本组成
01
原子由质子、中子和电子组成。
02
质子数决定了元素的种类，而中子数则影响同位素 的种类。
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所以每个“原子轨道”中只能容纳两个电子，每个电子 层中最多可容纳的电子数为2n2 。
原子核外电子排布三原则：
Hund 规则： 当电子在等价轨道（能量相同轨道）上分布时，将尽
可能分占等价轨道，且自旋相同。
半满和全满规则： 等价轨道中电子处于全空（s0,p0,d0,f0）、半空(p3,d5,f7)
(r, , ) = R (r) • Y (, )
波函数 问题：
1. 限定波函数的量子数有几个？ 2. 每个量子数分别限定原子轨道（电子运动
状态）的什么？
1.2.2 量子数
(1)主量子数(n)
在同一原子内，具有相同主量子数的电子，可看作 构成一个核外电子“层”。
n 取值1, 2, 3,……正整数 •不同的n值，对应于不同的电子层：
(1) 原子轨道的角度分布图
原子轨道角度
分布图表示波函数
的角度部分l, m( , )随 和 变化的
图象。
如：所有的pz 原子 轨道的波函数的角
度 部 分 YpZ 数 学 式 为：
Ypz
3
4
cosCcos,
其图形见上图
原子轨道的角度分布图
角度分布图------角度分布函数------角动量量子数l和磁量子数m
p
d 三 种 电 子 云 的 角 度 分 布
s轨道和p轨道电子云分布 d轨道电子云分布
(3) 径向分布图
表示电子在核外空间出现的概率随离核远近的变化。 一个离核距离为r，厚度为dr的薄球壳。以r为半径的球面 面积为4r2，球壳的体积为4r2dr。，电子在球壳内出现 的概率：
dp= 2d ζ = 24r2dr= R2(r)4r2dr
1.3.1 屏蔽效应
屏蔽效应：由于内层的电子距核较近而有效地减弱了核
电荷(Z)对外层电子的相互作用的现象。
如：氢原子 E 核 2.1外 719 0 电 1(8Z子 )2J
n2
σ为屏蔽常数，可用 Slater 经验规则算得。
令：Z－σ= Z* 则： Z* ——有效核电荷数
1.3.2 核外电子的排布
鲍林近似能级图： Pauling根据光谱 实验数据及理论 计算结果，把原 子轨道能级按从 低到高分为几个 能级组。
V：体系的势能 x、y、z：空间坐标
波函数和薛定谔方程
问题： 波函数表示的是什么？
（2）波函数()
22282m(EV) 0
x2 y2 z2 h2
：波函数，又称之为原子轨道，可以理解为“电子在原 子中的运动状态”描述原子核外电子运动状态的数学函数 式。 物理意义： ||2代表电子在空间单位体积内出现的几率密度
第一章 原子结构
§1.1 微观粒子的波粒二象性 §1.2 氢原子核外电子的运动状态 §1.3 多电子原子核外电子的运动状态 § 1.4 原子结构和元素周期律
§ 1.1 微观粒子的波粒二象性
1.1.1 氢光谱和玻尔理论
氢放 电管
电 子 束
氢原子光谱示意图
氢原子光谱特征：
• 不连续光谱,即线状光谱 • 其频率具有一定的规律
······ ······
原
原
子
子
轨
轨
道
道
的
的
形
方
状
向
找到下面图中的简并轨道！
s
p
d
三
种
原
子
轨
x
道
的
角
度
分
布
(2) 电子云的角度分布图
“电子云是波函数平方的形象化描述”
电子云角度分布图是波函数角度部分函数Y( , ) 的平方Y 2随、 角度变化的图形，反映出电子在
核外空间不同角度的概率密度大小。其图形与相应的 原子轨道的角度分布图是相似的。
1.2 氢原子核外电子的运动状态
1.2.1 波函数和薛定谔方程 （1）薛定谔方程
1926年，奥地利物理学家薛定谔(E.Schrodinger)根据
电子具有波粒二象性的概念，提出了微观粒子运动的波动方
程：
2
2
2
82m
(E V )
x2 y2 z2
h2
ψ： 波函数 ，描述微观粒子的运动状态 h：普朗克常数 m：粒子质量 E ：总能量
Y与Y 2的主要区别在于： 1.原子轨道角度分布图中Y有正、负之分，而电 子云角度分布图中Y 2则无正、负号； 2.由于Y 1时，Y 2一定小于Y，因而电子云角 度分布图要比原子轨道角度分布图稍“瘦”些。
电子云的角度分布图--------概率密度的角度分布图-------角度波函数平方的图形
s
通常将原子中单电子波函数称为原子轨道。
(4)自旋角动量量子数 (ms)
Ms：描述核外电子的自旋状态（自旋方向）
Ms ：取值为 1(,顺 ) 或 1,逆
2
2
小结：
s, p, d, f…...
主量子数n决定电子运动所处的电子层； 轨道角动量量子数l还决定原子轨道的形状； 磁量子数m决定电子云的空间取向； 自旋角动量量子数ms决定电子运动的自旋状态。
如：电子在核外某处出现的 概率大小图——电子云。就 是形象化地用来描述概率的 一种图示方法。 由图可知：
离核愈近，概率密度愈大。
综上所述，微观粒子运动的主要特征是： 具有波粒二象性，具体体现在量子化和统计性上。
由此可见，波粒二象性是微观粒子运动的 特征。因而描述微观粒子的运动不能用经典的 牛顿力学理论，而必须用描述微观世界的量子 力学理论。
主量子数n和角量子数l 都不同时，则有个别存在能级交错现象： 4s< 3d < 4p 5s < 4d < 5p 6s< 4f < 5d < 6p
原子核外电子排布三原则：
最低能量原理： 电子在核外排列应优先分布在低能级轨道上，以使整个
原子处于能量最低的稳定状态。
原子核外电子排布三原则：
鲍林（Pauli）不相容原理 ： 在同一个原子中,不允许两个电子处于完全相同的运动状
与角度有关。
氢原子的部分波函数(r0为玻尔半径）
量子数 轨道
R(r)
Y(, )
1,0,0 1s
2 1/ r02er/r0
1/ 4
2,0,0 2s
2,1,0 2pz 2,1,±1 2py
2px
1/8r02(2r/r0)er/2r0
1/24r02(r/r0)er/r0
1/ 4
3/4cos
3/4sincos 3/4sinsin
层
亚
数
层
钻孔效应
外层电子能够避开其他电子的屏蔽而钻穿到内 层， 出现在离核较近的地方，从而受到核电荷的有 钻穿效效吸应引：而降低能量的现象。
钻穿效应还使得4s，5s轨道的能量分别低于3d，4d轨 道的能量，6s，7s轨道的能量低于4f，5f轨道的能量；这 一现象也称为能级交错现象。
1.3 多电子原子的结构
是任意正整数1，2，3…. ；B核外电子离核距离的最小单位。 n值愈大，表示电子离核愈远，原子能量愈高。
波粒二象性 问题：
1. 波粒二象性是什么意思？ 2. 电子或微粒的波粒二象性是如何被证明的？
1.1.2 微观粒子的波粒二象性
光的波粒二象性 光的干涉、衍射现象表现出光的波动性 光压、光电效应则表现出光的粒子性 说明光既具有波的性质又具有微粒的性质，称
为光的波粒二象性(wave-particle dualism）
1927年，德布罗依的假设为戴维逊(Davisson C J) 和盖革(Geiger H)的电子衍射实验所证实。
电子衍射图
1.1.3 微观粒子波粒二象性的特点
问题： 1. 是否波长越长，波动性越大？
2. 实物微粒波动性与光波动性的区别是什么？ 或者是实物微粒波动性的特点是什么？
１ ２ ３ ４ ５… K L M N O… 与电子能量有关。 n值越小，电子出现概率最大的区域离核越
近，电子运动状态的能量越低。
（2）轨道角动量量子数 (l )
具有相同l值的可视为处于同一“亚层”。 l 的取值： 0，1，2，3……（n－1）。 对应的光谱符号： s, p, d, f…... (n－1个亚层) l 决定了ψ的角度函数（原子轨道和电子云）的形状。
或全满状态(p6,d10,f14)时能量较低.
泡利不相容原理里不是说每个轨道里得 电子自旋方向相反么？那洪特规则里怎 么写在等价轨道上电子自旋方向相同呢
• 我们知道一个轨道最多可以容纳2个电子，泡利不相容原理 说的是在一个轨道里所容纳的2个电子自旋方向必须相反， 自旋相同的2电子是填不进去的。而洪特规则指的是 几个 平行等价的轨道（不是一个轨道）电子尽可能占据不同的 且自旋相同的轨道。泡利不相容原理适用于2个电子填一个 轨道的类型，洪特规则适用于多个电子填多个轨道时的情 况。你所看到的定律结论是正确的 但是我觉得第一个不是 对泡利不相容原理的根本解释。随便举个例子，C原子吧。 外层电子数4个，2个电子填2S轨道，（这里就是泡利不相 容原理了，这2S轨道上的2电子必须自旋相反），剩下的2 个电子填3个平行的2P轨道，这里就用洪特规则了，这2个 电子尽可能占据自旋相同不同轨道，所以就形成了2S2， 2Px1,2Py1,这样的电子排布，而不是2S2，2Px2. 2Px1 和2Py1上的2电子自旋相同。
用以上四个量子数（n, l, m, ms ）就可以完整地描述核外电 子的运动状态了。
主量子数n和轨道角动量量子数l决定核外电子的能量；m不决定能量；
1.2.3 概率密度和电子云
是描述核外电子运动状态的数学表达式。 绝对值的平方 2却有明确的物理意义，即： 2代表核外电子在空间某点单位体积内出现的概率。 量子力学原理指出：在核外空间某点p(r, , )附近微体积 d 内电子出现的概率dp为