推荐-医用化学第六章原子结构和分子结构 精品

❖ 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);
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
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
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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
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
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
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
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
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
❖ 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 1s＜2s ＜ 2px=2py=2pz ＜3s ＜3px=3py=3pz ＜ 3dxy=3dxz=3dyz =… =…
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。
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（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
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
4ห้องสมุดไป่ตู้
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。
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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
Ys
1 =0.282
4
z y
x
Ypz
3 cosθ
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；
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）