第六章原子结构和分子结构PPT课件
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l的取值范围: l= 0, 1, 2， 3 .n-1
电子云的状态: sp d f
电子云的形状: 球形 双哑铃 梅花瓣 复杂
m—磁量子数
决定原子轨道在空间的伸展方向，每一个趋向相
当于一个轨道，不影响电子能量（ｎ相同时，m
不同的轨道能量相同）
m的取值m=0, ±１，±２，±３， …, ±l l取不同值时，ｍ的取值个数为：2l+1
8
2 6
2
18 6
10
2
326 10
14
6.1.3原子的近似能级图
1、能级交错现象：在多电子原 子体系中会发生主量子数小 的电子的能量高于主量子数 大的电子的能量的现象。
2、能级组：能量相近的能级划 分为一组；
3、近似能级图——电子填充顺
序
Ens＜E(n-2)f＜E(n-1)d＜Enp
近似能级组 周期
m ),Ψ才具有确定的物理意义； 解出的每一个合理的Ψ 和E ，就代表体系中电
子运动的一种状态。
3.电子云的概念
几率：电子具有波粒二象性，不能同时测出其 位置与动量，只能指出在原子核外某处出现的 机会，这种机会在数学上称几率。
几率密度：是指电子在核外某处、单位微体积 内出现的几率。
电子云：是指电子在核外空间某处单位体积内 出现的几率（几率密度）。
级回到较低能级，以光子形式放出能量。
光子学说：△E=hν
2、核外电子的运动
电子属于微观粒子，具有波粒二象性，其运动规律不 能用经典力学的理论解释。
1926年，薛定谔提出了描述电子运动规律的波动方
程——薛定谔方程
2 x 2 2 y 2 2 z 28h2 2m (EV)0
h—普朗克常数
M—粒子质量
l 共n个值
磁量 子数
自旋量 子数
m
0,±1,±2,…,±l 2l+1个值
ms ±1/2两个值
物理意义
n对应电子层K,L,M,N… ； n大，能量高，离核远
l对应电子亚层s,p,d,f;决定轨 道形状和亚层能量，n相同时， l大，能量高
决定轨道的空间伸展方向 ms表示电子的自旋方向
量子数和原子轨道的关系
第六章
原 子 结 构 与 分 子 结 构
本章重点
[目的要求] 1.了解原子轨道和电子云的概念； 2.掌握四个量子数的意义及取值规则； 3. 熟悉共价键的形成条件、特征和类型； 4.熟悉杂化轨道理论的要点，掌握以sp、sp2和
sp3杂化轨道成键分子的空间构型； 5. 掌握范德华力和氢键的概念
n
电子层 符号
l
亚层 符号
m
1 K 0 1s 0
轨道 数
ms
1 ±1/2
电子最 大容量
2
2L 3M
4N
0 2s 0 1 2p 0，±1
4
1 3
0 3s 0
1
1 3p 0,±1
93
2 3d 0,±1,±2
5
0 4s 0
1
1 4p 0,±1Leabharlann Baidu
163
2 4d 0,±1,±2
5
3 4f 0,±1±2±3 7
±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2
6.1原子核外电子的排布
原子的结构
原子
原子核 核外电子
核外电子的运动规律
原子结构模型
1911年卢瑟福Rutherford根据α离子散射实验结 果，提出核式（星式）原子模型。
近代原子模型——1913年的玻尔Bohr理论（波 尔原子模型）。较好地解决了氢原子光谱的规律 性，但不能解释多电子原子的光谱问题。
决定电子能量的主要因素，n的大小表示 电子离核的远近，通常将n决定的能量状 态称为电子层。
n的取值范围是自然数即 n=1 , 2 , 3 , 4, 5, 6…
对应的电子层分别为: K , L, M, N, O, P
l—角量子数
决定电子角动量的大小,它规定了电子空间分布情 况与电子云的形状密切有关,在多电子原子中是决 定电子能量的次要部分(称为电子亚层或能级)
l 共有n 个 值, 最大l=n-l;
m共有2l+1个值, 最大 |m|=l 如n=4时，l m 所有可能的取值： n=4 l = 0 m = 0
l = 1 m = -1, 0, +1 l = 2 m = -2, -1, 0, +1, +2 l = 3 m =-3, -2, -1, 0, +1, +2 +3
ms—自旋量子数
自旋量子数有两个值(+1/2，-1/2)， 可用向上和向下的箭头(“↑”“↓”)来表示
电子的两种所谓自旋状态。 同一原子中，没有四个量子数完全相同的两
个电子存在。
四个量子数的物理意义
名称 代 取值范围 号
主量 子数
n
1,2,3,…,n 共n个值
角量 子数
0,1,2,…,n-1
电子云的界面：电子出现几率相等的地方连接 起来，也称等密度线。
波函数的绝对值的平方就是电子在空间出现的 几率密度。
4、量子数
描述电子运动状态的波函数要用4个
量子数:n l m ms. 决定原子轨道的有3个量子数：n l
m
决定电子能量的量子数有2个：n l
各量子数的详细情况如下：
n—主量子数
7s,5f,6d,7p 7
6s,4f,5d,6p 6
5s,4d,5p 5
因为当时还没有认识到微观粒子运动的特殊性。 1923年，德布罗伊提出物质波，认为微观粒子具
有波粒二象性。
1、波尔理论要点
①电子只能在确定的轨道上绕核旋转，这些轨道称为 稳定轨道，电子在稳定轨道上运动不释放能量；
②轨道离核越远，能量越大； 基态：电子尽可能处于能量最低轨道的状态； 激发态：获得能量，电子跃迁到能量高轨道的状态。 ③脱离供给能量体系，激发态不稳定，电子将从高能
l 的取值 0 1 2 3 … n-1
电子云状态 s p d f
m的取值个数 1 3 5 7
s 原子轨道伸展方向
p原子轨道伸展方向
d原子轨道角度分布图
三个量子数的取值关系
l受n的限制 m受l的限制
n =1 l = 0 m = 0 n =2 l = 0, 1 m = 0， ±1 n =3 l = 0, 1, 2 m = 0, ±1,±2
V势能
E—粒子的总能量
Ψ波函数
z,x,y粒子的空间坐标
波恩对薛定谔方程中的波函数做出了统计解释：波函
数ψ(x,y.z)的平方根正比于电子在点(x,y,z)出现的几率
密度。
核外电子的运动——薛定谔方程
方程的解Ψ非具体数值，而是一函数关系；
有很多数学解Ψ； 须同时引入三个限制条件,即三个量子数(n、、
电子云的状态: sp d f
电子云的形状: 球形 双哑铃 梅花瓣 复杂
m—磁量子数
决定原子轨道在空间的伸展方向，每一个趋向相
当于一个轨道，不影响电子能量（ｎ相同时，m
不同的轨道能量相同）
m的取值m=0, ±１，±２，±３， …, ±l l取不同值时，ｍ的取值个数为：2l+1
8
2 6
2
18 6
10
2
326 10
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6.1.3原子的近似能级图
1、能级交错现象：在多电子原 子体系中会发生主量子数小 的电子的能量高于主量子数 大的电子的能量的现象。
2、能级组：能量相近的能级划 分为一组；
3、近似能级图——电子填充顺
序
Ens＜E(n-2)f＜E(n-1)d＜Enp
近似能级组 周期
m ),Ψ才具有确定的物理意义； 解出的每一个合理的Ψ 和E ，就代表体系中电
子运动的一种状态。
3.电子云的概念
几率：电子具有波粒二象性，不能同时测出其 位置与动量，只能指出在原子核外某处出现的 机会，这种机会在数学上称几率。
几率密度：是指电子在核外某处、单位微体积 内出现的几率。
电子云：是指电子在核外空间某处单位体积内 出现的几率（几率密度）。
级回到较低能级，以光子形式放出能量。
光子学说：△E=hν
2、核外电子的运动
电子属于微观粒子，具有波粒二象性，其运动规律不 能用经典力学的理论解释。
1926年，薛定谔提出了描述电子运动规律的波动方
程——薛定谔方程
2 x 2 2 y 2 2 z 28h2 2m (EV)0
h—普朗克常数
M—粒子质量
l 共n个值
磁量 子数
自旋量 子数
m
0,±1,±2,…,±l 2l+1个值
ms ±1/2两个值
物理意义
n对应电子层K,L,M,N… ； n大，能量高，离核远
l对应电子亚层s,p,d,f;决定轨 道形状和亚层能量，n相同时， l大，能量高
决定轨道的空间伸展方向 ms表示电子的自旋方向
量子数和原子轨道的关系
第六章
原 子 结 构 与 分 子 结 构
本章重点
[目的要求] 1.了解原子轨道和电子云的概念； 2.掌握四个量子数的意义及取值规则； 3. 熟悉共价键的形成条件、特征和类型； 4.熟悉杂化轨道理论的要点，掌握以sp、sp2和
sp3杂化轨道成键分子的空间构型； 5. 掌握范德华力和氢键的概念
n
电子层 符号
l
亚层 符号
m
1 K 0 1s 0
轨道 数
ms
1 ±1/2
电子最 大容量
2
2L 3M
4N
0 2s 0 1 2p 0，±1
4
1 3
0 3s 0
1
1 3p 0,±1
93
2 3d 0,±1,±2
5
0 4s 0
1
1 4p 0,±1Leabharlann Baidu
163
2 4d 0,±1,±2
5
3 4f 0,±1±2±3 7
±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2 ±1/2
6.1原子核外电子的排布
原子的结构
原子
原子核 核外电子
核外电子的运动规律
原子结构模型
1911年卢瑟福Rutherford根据α离子散射实验结 果，提出核式（星式）原子模型。
近代原子模型——1913年的玻尔Bohr理论（波 尔原子模型）。较好地解决了氢原子光谱的规律 性，但不能解释多电子原子的光谱问题。
决定电子能量的主要因素，n的大小表示 电子离核的远近，通常将n决定的能量状 态称为电子层。
n的取值范围是自然数即 n=1 , 2 , 3 , 4, 5, 6…
对应的电子层分别为: K , L, M, N, O, P
l—角量子数
决定电子角动量的大小,它规定了电子空间分布情 况与电子云的形状密切有关,在多电子原子中是决 定电子能量的次要部分(称为电子亚层或能级)
l 共有n 个 值, 最大l=n-l;
m共有2l+1个值, 最大 |m|=l 如n=4时，l m 所有可能的取值： n=4 l = 0 m = 0
l = 1 m = -1, 0, +1 l = 2 m = -2, -1, 0, +1, +2 l = 3 m =-3, -2, -1, 0, +1, +2 +3
ms—自旋量子数
自旋量子数有两个值(+1/2，-1/2)， 可用向上和向下的箭头(“↑”“↓”)来表示
电子的两种所谓自旋状态。 同一原子中，没有四个量子数完全相同的两
个电子存在。
四个量子数的物理意义
名称 代 取值范围 号
主量 子数
n
1,2,3,…,n 共n个值
角量 子数
0,1,2,…,n-1
电子云的界面：电子出现几率相等的地方连接 起来，也称等密度线。
波函数的绝对值的平方就是电子在空间出现的 几率密度。
4、量子数
描述电子运动状态的波函数要用4个
量子数:n l m ms. 决定原子轨道的有3个量子数：n l
m
决定电子能量的量子数有2个：n l
各量子数的详细情况如下：
n—主量子数
7s,5f,6d,7p 7
6s,4f,5d,6p 6
5s,4d,5p 5
因为当时还没有认识到微观粒子运动的特殊性。 1923年，德布罗伊提出物质波，认为微观粒子具
有波粒二象性。
1、波尔理论要点
①电子只能在确定的轨道上绕核旋转，这些轨道称为 稳定轨道，电子在稳定轨道上运动不释放能量；
②轨道离核越远，能量越大； 基态：电子尽可能处于能量最低轨道的状态； 激发态：获得能量，电子跃迁到能量高轨道的状态。 ③脱离供给能量体系，激发态不稳定，电子将从高能
l 的取值 0 1 2 3 … n-1
电子云状态 s p d f
m的取值个数 1 3 5 7
s 原子轨道伸展方向
p原子轨道伸展方向
d原子轨道角度分布图
三个量子数的取值关系
l受n的限制 m受l的限制
n =1 l = 0 m = 0 n =2 l = 0, 1 m = 0， ±1 n =3 l = 0, 1, 2 m = 0, ±1,±2
V势能
E—粒子的总能量
Ψ波函数
z,x,y粒子的空间坐标
波恩对薛定谔方程中的波函数做出了统计解释：波函
数ψ(x,y.z)的平方根正比于电子在点(x,y,z)出现的几率
密度。
核外电子的运动——薛定谔方程
方程的解Ψ非具体数值，而是一函数关系；
有很多数学解Ψ； 须同时引入三个限制条件,即三个量子数(n、、