无机与分析化学课件只是课件
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1924年，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。
5.2.1 SchrÖdinger方程与量子数
当 n 1 1 ， E 1 R H 1 1 2 2 .1 7 1 9 1 0 J 8 n 2 2 ， E 2 R H 2 1 2 5 .4 5 1 1 0 J 9 n 3 3 ， E 3 R H E 3 1 2 n 2 R n.4 H 2 J 2 1 1 0 J 9
5 .2核外电子运动状态的描述
可能分占 m 值不同的轨道, 且自旋平行。
N：1s2 2s2 2p3
Z = 26 Fe：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 •半满全满规则：
当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。
Z 2C 4 ： 1 r2 2 s 2 2 s 6 3 p 2 3 s 6 3 p 5 4 d 1s
3d 与 4s轨道的径向分布图
5.3 核外电子排布和元素周期系
核外电子分布三规则：
• 最低能量原理 电子在核外排列应尽先分布在低能级轨
道上, 使整个原子系统能量最 低。
• Pauli不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式
相反的电子。
• Hund 规则 在 n 和 l 相同的轨道上分布的电子,将尽
e-
e-
2-σ
+2 e-
+2
e-
He
He+
假想He
屏蔽效应：由核外电子云抵消一些核电 荷的作用。
E2 .17 1 9 n2 0 18 (Z
)2 J
σ为屏蔽常数，可用 Slater 经验规则算得。
Z－σ= Z*，Z* ——有效核电荷数
4.钻穿效应 进入原子内部空间，
受到核的较强的吸引 作用。
2s,2p轨道的径向分布图
无机与分析化学课件
2.氢原子光谱
Hδ Hγ 410.2 434.0
Hβ 486.1
Hα 656.3
/nm
7.31 6.91
6.07
4.57
( 1014 ) /s1
c 光c 速 2.99 18 8m 0s 1
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
经验公式：
v3.281 9105 (212n12)s1
这就是氢原子的电离能 。
Eh
3.281 9105(112 12)
3.281 91052.171 9 018 h
可见该常数的意义是：
电离能除P以lanc常 k 数的商。
借助于氢原子光谱的能量关系式可定 出氢原子各能级的能量：
ER H (n 1 1 2n 1 2 2) EE 2E 1 令 n 2 ， E 2 0 则 ， E 1 E
n= 3,4,5,6
式中 2，n，3.289×1015各代表什么意义？
3.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； ②通常，电子处在离核最近的轨道上，能
量最低——基态；原子获得能量后，电子被 激发到高能量轨道上，原子处于激发态；
③从激发态回到基态释放光能，光的频率 取决于轨道间的能量差。
Ar3d541s
r x2 y2 z2
Ψ x, y , z Ψ r ,q , R r Y q ,
2.四个量子数
① 主量子数 n
n=1, 2, 3,……
② 角量子数
l0,1,2,.n ..1
③ 磁量子数 m
ml,..0 ....... .l..,
④ 自旋量子数 ms
ms
1, 2
ms
1 2
主量子数n：
h E2 E1 E2 E1
h
E：轨道能量 h：Planck常数
Balmer线系
v3.289 1105 (212n12)s1
n = 3 红（Hα） n = 4 青（Hβ ） n = 5 蓝紫 （ Hγ ） n = 6 紫（Hδ ）
原子能级
Balmer线系
v3.2891105(11)s-1
1.SchrÖdinger方程
2 x Ψ 2 2 y Ψ 2 2 z Ψ 2 8 π h 2 2 m E V Ψ
Ψ ：波函数
E：能量
V：势能
m：质量
h：Planc常k 数 x, y, z：空间直角坐标
Baidu Nhomakorabea
直角坐标( x,y,z)与球坐标(r,θ,φ)的转换
x r sinq cos y r sinq sin z r cosq
•与电子能量有关，对于氢原子，电子能量 唯一决定于n；
E2.17n 9 210 18J
•不同的n值，对应于不同的电子层：
１ ２ ３ ４ ５… K L M N O…
角量子数l ： l 的取值 0，1，2，3……n－1 对应着 s, p, d, f…... (亚层) l 决定了ψ的角度函数的形状。
磁量子数m： m可取 0，±1, ±2……±l ； 其值决定了ψ角度函数的空间取向。
能量：与氢原子不同, 能量不仅与n有关, 也与l有关; 在外加场的作用下, 还 与m有关。
1.Pauling近似能级图
2.Cotton原子 轨道能级图
• n 相同的氢原子 轨道的简并性。 •原子轨道的能量 随原子序数的增 大而降低。 •随着原子序数的 增大，原子轨道 产生能级交错现 象。
3.屏蔽效应
n, l, m 一定，轨道也确定
0
1
2
3…
轨道 s
p
d
f…
例如: n =2， l =0， m =0， 2s
n =3， l =1， m =0， 3pz n =3， l =2， m =0， 3dz2 思考题：
当n为3时, l ,m 分别可以取何值？轨道 的名称怎样?
5.2.3 多电子原子轨道能级
轨道：与氢原子类似，其电子运动状态 可描述为1s, 2s, 2px, 2py, 2pz, 3s…
n2 n1
n12 n22
Ehv
6 .6 2 1 6 3 0 J 4s 3 .2 8 11 9 0 (5 n 1 1 2n 1 2 2)s-1 2.17190-18(11)J
n12 n22
ERH(n112
n122
)
RH：Rydberg常数，其值 为2.179×10-18J。
ERH(n112 n122) 当 n 1 1 ， n 2 时 E 2 ， .1 1 7 1 J 0 9 ， 8
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。
5.2.1 SchrÖdinger方程与量子数
当 n 1 1 ， E 1 R H 1 1 2 2 .1 7 1 9 1 0 J 8 n 2 2 ， E 2 R H 2 1 2 5 .4 5 1 1 0 J 9 n 3 3 ， E 3 R H E 3 1 2 n 2 R n.4 H 2 J 2 1 1 0 J 9
5 .2核外电子运动状态的描述
可能分占 m 值不同的轨道, 且自旋平行。
N：1s2 2s2 2p3
Z = 26 Fe：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 •半满全满规则：
当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。
Z 2C 4 ： 1 r2 2 s 2 2 s 6 3 p 2 3 s 6 3 p 5 4 d 1s
3d 与 4s轨道的径向分布图
5.3 核外电子排布和元素周期系
核外电子分布三规则：
• 最低能量原理 电子在核外排列应尽先分布在低能级轨
道上, 使整个原子系统能量最 低。
• Pauli不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式
相反的电子。
• Hund 规则 在 n 和 l 相同的轨道上分布的电子,将尽
e-
e-
2-σ
+2 e-
+2
e-
He
He+
假想He
屏蔽效应：由核外电子云抵消一些核电 荷的作用。
E2 .17 1 9 n2 0 18 (Z
)2 J
σ为屏蔽常数，可用 Slater 经验规则算得。
Z－σ= Z*，Z* ——有效核电荷数
4.钻穿效应 进入原子内部空间，
受到核的较强的吸引 作用。
2s,2p轨道的径向分布图
无机与分析化学课件
2.氢原子光谱
Hδ Hγ 410.2 434.0
Hβ 486.1
Hα 656.3
/nm
7.31 6.91
6.07
4.57
( 1014 ) /s1
c 光c 速 2.99 18 8m 0s 1
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
经验公式：
v3.281 9105 (212n12)s1
这就是氢原子的电离能 。
Eh
3.281 9105(112 12)
3.281 91052.171 9 018 h
可见该常数的意义是：
电离能除P以lanc常 k 数的商。
借助于氢原子光谱的能量关系式可定 出氢原子各能级的能量：
ER H (n 1 1 2n 1 2 2) EE 2E 1 令 n 2 ， E 2 0 则 ， E 1 E
n= 3,4,5,6
式中 2，n，3.289×1015各代表什么意义？
3.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； ②通常，电子处在离核最近的轨道上，能
量最低——基态；原子获得能量后，电子被 激发到高能量轨道上，原子处于激发态；
③从激发态回到基态释放光能，光的频率 取决于轨道间的能量差。
Ar3d541s
r x2 y2 z2
Ψ x, y , z Ψ r ,q , R r Y q ,
2.四个量子数
① 主量子数 n
n=1, 2, 3,……
② 角量子数
l0,1,2,.n ..1
③ 磁量子数 m
ml,..0 ....... .l..,
④ 自旋量子数 ms
ms
1, 2
ms
1 2
主量子数n：
h E2 E1 E2 E1
h
E：轨道能量 h：Planck常数
Balmer线系
v3.289 1105 (212n12)s1
n = 3 红（Hα） n = 4 青（Hβ ） n = 5 蓝紫 （ Hγ ） n = 6 紫（Hδ ）
原子能级
Balmer线系
v3.2891105(11)s-1
1.SchrÖdinger方程
2 x Ψ 2 2 y Ψ 2 2 z Ψ 2 8 π h 2 2 m E V Ψ
Ψ ：波函数
E：能量
V：势能
m：质量
h：Planc常k 数 x, y, z：空间直角坐标
Baidu Nhomakorabea
直角坐标( x,y,z)与球坐标(r,θ,φ)的转换
x r sinq cos y r sinq sin z r cosq
•与电子能量有关，对于氢原子，电子能量 唯一决定于n；
E2.17n 9 210 18J
•不同的n值，对应于不同的电子层：
１ ２ ３ ４ ５… K L M N O…
角量子数l ： l 的取值 0，1，2，3……n－1 对应着 s, p, d, f…... (亚层) l 决定了ψ的角度函数的形状。
磁量子数m： m可取 0，±1, ±2……±l ； 其值决定了ψ角度函数的空间取向。
能量：与氢原子不同, 能量不仅与n有关, 也与l有关; 在外加场的作用下, 还 与m有关。
1.Pauling近似能级图
2.Cotton原子 轨道能级图
• n 相同的氢原子 轨道的简并性。 •原子轨道的能量 随原子序数的增 大而降低。 •随着原子序数的 增大，原子轨道 产生能级交错现 象。
3.屏蔽效应
n, l, m 一定，轨道也确定
0
1
2
3…
轨道 s
p
d
f…
例如: n =2， l =0， m =0， 2s
n =3， l =1， m =0， 3pz n =3， l =2， m =0， 3dz2 思考题：
当n为3时, l ,m 分别可以取何值？轨道 的名称怎样?
5.2.3 多电子原子轨道能级
轨道：与氢原子类似，其电子运动状态 可描述为1s, 2s, 2px, 2py, 2pz, 3s…
n2 n1
n12 n22
Ehv
6 .6 2 1 6 3 0 J 4s 3 .2 8 11 9 0 (5 n 1 1 2n 1 2 2)s-1 2.17190-18(11)J
n12 n22
ERH(n112
n122
)
RH：Rydberg常数，其值 为2.179×10-18J。
ERH(n112 n122) 当 n 1 1 ， n 2 时 E 2 ， .1 1 7 1 J 0 9 ， 8