无机化学_09原子电子层结构和周期律_课件

当n＝2，l=1时，m的取值可以是-1、0、+1，表示有三个 简并(能量相同的)•原子轨道:
2,1,•0 ； 2,1,•-1 ；2,1,•1。称为P轨道
符号为：2Pz，2Py，2Px,
P轨道的形状呈8字形对称
当指明了电子运动
的三个量子数n,l,m,
自旋量子数ms——电子在简并轨道中电运子动运时动，的虽轨然道能就量相同,
磁量子数m：m可取 0，±1, ±2……±l(取值受l的限+制) ；
物理意义：表示电子轨道在空间的伸展方向
当指明了电子运动的三个量子数n,l,m,电子运动的轨道也就
确定了，所以说，波函数n,l,m和原子轨道是同义词.
例当n＝2，l=0时，m的取值只能是m=0，所表示的原子轨道是
2,0,0, 称2S轨道, 符号：2S,轨道的形状呈球形对称
➢表示原子轨道(波函数):
ψ(100)=ψ100=ψ1s 称1s轨道; ψ(200)=ψ200=ψ2s 称2s轨道; ψ(210)=ψ210=ψ2p 称2pz轨道;
➢用四个量子数描述电子的运动状态,如: n = 2 第二电子层。 l = 1 2p 能级，其电子云呈哑铃形。 m = 0 2pz 轨道，沿z轴取向。
但属两种不同状态,因此引入第四个确量定子了数！.
物理意义：可理解为电子在轨道中绕核自旋方向(一种假设),
取值为+1/2和-1/2,分别为顺时针和逆时针自旋.
在一个原子中，不可能存在四个量子数完全相同的电子， 因此电子的运动状态可以用四个量子数来描述(n,l,m,ms)
l=1时，m=-1, 0, +1
9.1.1 氢原子光谱与Bohr理论
光和电磁辐射
红
橙
黄绿
青蓝
紫
自然光是 连续 光谱,即在任意波长段都有相应的光波
连续光谱（自然光）
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：
c3.281910(52 12n 12)
n= 3,4,5,6(量子化,即不连续)
式中n，3.289×1015各代表什么意义？
ms = +1/2 顺时针自旋。
当指明了电子运动的三个量子数n,l,m,电子运动的轨道也就
确定了，但表述电子运动状态需四个量子数n,l,m,ms.
问题:当n=3时,下列描述电子运动的量子数有无错误?
l
轨道
0
1
2
3…
s n =2， n =3， n =2，
p l =0， l =1， l =2，
E = - —————— J n2
Atom orbit
原子能级(在前人基础上建立起来的较成功的模型)
h E2 E1 c
Balmer线系
2.179 ×10-18
E = - —————— J
n2
核外电子运动状态的描述
SchrÖdinger方程与量子数
用波函数来表示微观粒 子在三维空间运动规律
2 x Ψ 2 2 y Ψ 2 2 z Ψ 2 8 π h 2 2 m E V Ψ
② 角量子数L
l0,1 ,2,.n ..1
③ 磁量子数 m
m l,.0 .... .l
④
自旋量子数
ms
1, 2
ms
ms
1 2
学习目标：理解波函数中三个量
子数的物理意义(重点)
Quantun number
主量子数—描述电子运动离核的距离，可理解为电子层，
决定电子能量的高低。不同n对应不同的电子层,内层电子能
3、掌握核外电子的排布规律：原子轨道能级图、电子排 布三原则、电子排布的周期性规律。
4、了解元素周期律与原子结构间的关系：元素的电离势、 电子亲合势、电负性等变化规律。
9.1 氢原子结构
9.1.1 氢原子光谱与Bohr理论 9.1.2 电子的波粒二象性 9.1.3 SchrÖdinger方程与量子数 9.1.4 波函数图形 9.1.5 波函数的物理意义
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； Excitated state
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。
h E2 E1
E = - —1—3.6— eV n2
c
2.179 ×10-18
Hale Waihona Puke Baidu
E：轨道能量 h：Planck常数
第九章 原子的电子层结构和周期律
9.1 氢原子结构 9.2 多电子原子结构 9.3 核外电子运动状态及规律 9.4 元素某些性质的周期性
学习目标
1、了解原子结构基本理论形成的过程：人类认识原子结 构的重大发现、氢原子光谱特点、玻尔原子模型、微观粒 子运动的二象性、现代原子结构理论的基本内容。
2、掌握四个量子数的函义：取值范围、物理意义、表示 方法。能够区别径向波函数图和角度波函数图，电子云的 径向分布图和角度分布图。
量低,外层电子受核吸引小,能量高,活动能力强.
E2.179 1018 １ ２ ３ ４ ５…
n2
K L M N O…
学习目标：理解四个量子数的物
角量子数l ：l 取值
理意义(重点)
0，1，2，3……n－1
对应着 s, p, d, f…... (亚层)
物理意义：表示电子轨道的形状,在多电子原子中l和主量子数 n一起决定电子能量。可理解为电子亚层(取值受n的限制,s为 球形,p为纺锤形等)
Ψ ：波函数 E：能量 m：质量 V：势能
h：Planc常 k 数 x, y, z：空间直角坐标
薛定谔方程的物理意义：方程的每个合理的解就是表示电子 运动的某一稳定状态。与这个解相应的常数E就是电子在这 一稳定态下的总能量。 要得到这个方程的合理解就必须引入三个量子数。
① 主量子数 n n=1, 2, 3,……
z
z
z
y
y
y
x
Y 2p z
x
Y 2p x
x
Y 2p y
三个简并轨道——能量相同
l=2：m=0, 1,2
z
五个简并轨道——能量相同 y
x y
y
3d z2
x
z 3 d xy
zz y
x
3d x2 y2
z
x
y
3 d xz
x 3 d yz
练习:指出下列波
函数所描述的原 子轨道的名称
练习:指出下列量
子数的物理意义
学习目标：了解氢原子光谱特征, 掌握波耳理论要点
bohr
发现原子
发现电子
提出原子模型
普朗克 提出量子化观点
吸收能量
放出能量
黑体 能量E=hν
能量E是不连续的,即量子化的
Bohr理论：
Quantum chemistry
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；
Ground state