电子轨道或原子轨道磁量子数与能量无关

第一节 核外电子运动的特殊性
三、波函数
1926年薛定谔建立了著名的描述微
观粒子运动状态的量子力学波动方程：
2 x 2

2 y 2

2 z 2

8 2m
h2
(E
V
)

0
－量子力学中描述核外电子 在空间运动
的数学函数式，即原子轨道
E－轨道能量
m—微粒质量
h—普朗克常数
x,y, z 为微粒的空间坐标 (x,y,z) 波函数
P = mc = h / c = h /
电子衍射实验，得到一系列明暗相间的 环──衍射环纹，证实电子具有波动性。
第一节 核外电子运动的特殊性
•
2.不确定原理
微观粒子，不能同时准确测量其位置和动量
测不准原理来源于微观粒子运动的波粒二象性，
是微观粒子的固有属性。
电子的位置虽然测不准, 但可以知道它在某空 间附近出现的几率，因而可以用统计的方法和观点, 考察其运动行为，用电子出现在核外空间各点的几 率分布图来描述。
子结构模型。该模型中， 把微观的原子看成“太阳 系”，带正电的原子核好 比“太阳”，电子在原子 核外绕核旋转，就象行星 绕着太阳运动一样。原子 核占有全部正电荷和几乎 全部的原子质量。
第一节 核外电子运动的特殊性
玻尔的氢原子模型
1.氢原子结构理论的基本假说
（1）分层 （2）跃迁
n=4 n=3 n=2 n=1
1 主量子数 n 2 角量子数 l 3 磁量子数 m 4 自旋量子数 ms
第一节 核外电子运动的特殊性
(一) 主量子数 n 取值： n =1，2，3，……； 物理意义： n值的大小表示电子的能量高低。 n值越大表示电子所在的层次离核较远，电子具有 的能量也越高。 对于n =1，2，3，…分别称为第第一能层，第 二能层，第三能层…
第二章 原子结构
内容提要
第一节 核外电子运动的特殊性
一、历史回顾
二、核外电子运动的特殊性
三、波函数
四、电子云
五、四个量子数
第二节 核外电子排布规律
一、多电子原子轨道能级
二、核外电子排布原理
第三节 原子的电子层结构和元素周期律
一、原子结构与元素周期律的关系
二、元素性质的周期性
教学基本要求
1.掌握用四个量子数描述核外电子运动状态的方 法。
原子轨道的角度分布图有‘’‘’。这是根 据的解析式算得的。它不表示电性的正负。
作为波函数的符号，它表示原子轨道的对称 性，因此在讨论化学键的形成时有重要作用。
第一节 核外电子运动的特殊性
五、四个量子数 薛定谔方程式的解为系列解，每个解都有一
定的能量E和其相对应，且每个解ψ 都要受到三 个常数n，l，m的规定。称n，l，m为量子数。
第一节 核外电子运动的特殊性
2 2 2 8 2m
x2 y2 z2 h2 (E V ) 0
用波函数的数学形式描述核外电子的运 动状态不如用其图像更直观，常用原子轨道 的角度分布图来描述核外电子的运动状态， 波函数的角度分布图又称为原子轨道的角度 分布图
第一节 核外电子运动的特殊性
2.掌握核外电子的排布及原子结构与元素周期系 的关系。掌握元素某些性质的周期性。
3.熟悉波函数、原子轨道、电子云的概念，熟悉 原子轨道和电子云的角度分布图。
4.了解核外电子运动的特殊性。了解多电子原子 产生能级交错的原因。
第一节 核外电子运动的特殊性
一 历史回顾 二 核外电子运动的特殊性 三 波函数 四 电子云 五 四个量子数
n
1
2
3
4 5·
对应电子层 第一层 第二层 第三层 第四层 第五层 ·
第一节 核外电子运动的特殊性
(二) 角量子数 l 取值： l =0，1，2，……n-1； 物理意义： l 表示电子云的形状。
角量子数 0
1
2
34
亚层符号 s
p
d
fg
轨道形状 球形 哑铃型 花瓣型
第一节 核外电子运动的特殊性
主量子数与角量子数的关系
原子轨道的角度分布图
第一节 核外电子运动的特殊性
四、电子云 电子的波函数的意义比较好的 解释是统计解释，量子力学引入了 电子云的概念。
电子云的物理意义： 黑点较密的地方表示电子出现的
机会多。
电子云的角度分布图
第一节 核外电子运动的特殊性
电子云的角度分布图比波函数的角度分布图 略“瘦”些。电子云的角度分布图没有‘’‘’。
n 电子层
l 亚层
1 第一
0 1s
2 第二 01 2s 2p
3 第三 0 12 3s 3p 3d
4 第四 0123 4s 4p 4d 4f
第一节 核外电子运动的特殊性
(三) 磁量子数 m
取值： m =- l，…-2，-1，0，1，2，… l ，
意义： m 表示电子云在空间的伸展方向。每一个m值代表 一个伸展方向、电子轨道或原子轨道。磁量子数与子以简单的比例结合成化合物；
第一节 核外电子运动的特殊性
汤姆逊原子模型 通过阴极射线的偏转
实验，发现了带有负电荷 的电子，从而打破了原子 不可分割的观点。人们对 物质结构的认识开始进入 了一个重要发展阶段。
第一节 核外电子运动的特殊性
卢瑟福原子模型 “行星模型”或有核原
第一节 核外电子运动的特殊性
一、历史回顾 (一)道尔顿(J.Dolton)的原子理论---19世纪初 (二)汤姆逊发现带负电荷的原子 (三)卢瑟福的行星式原子模型 (四)近代原子结构理论-----玻尔原子模型
第一节 核外电子运动的特殊性
道尔顿认为： 1.一切物质都是原子组
成，原子不能再分割； 2.同一种元素的原子在
（3）不连续
E h E2 E1 E ：表示能量 h ：表示普朗克常数 ：表示辐射光的频率
第一节 核外电子运动的特殊性
1)行星模型:假定氢原子核外电子处在一 定的线性轨道上绕核运行，正如太阳系的行 星绕太阳运行一样。
2) 量子化条件:玻尔假定，氢原子核外电 子的轨道不是连续的，而是分立的。
3)定态假设: 基态 激发态 跃迁
第一节 核外电子运动的特殊性
2.玻尔理论解决的问题 （1）原子的稳定性 （2）阐明了氢原子光谱的不连续性
氢原子光谱的一部分
第一节 核外电子运动的特殊性
二、核外电子运动的特殊性 (一) 微观粒子的波粒二象性 微观粒子既具有波的性质又具有粒子的性 质称为波粒二象性。电子就是具有粒子性和波 动性这样双重性质的物质。