第四章物质结构第一节原子结构学习资料
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是原子中电子几率密度︱Ψ︱2分布的具体形象。
电子云是一种形象化的描绘。
3.电子云的角度分布图
这二图有所不同:
的角度分布图有正、负,（不是代表电荷 的正负；与成键有关）；
2 图--电子云角度分布图均正, 且“瘦” 些.(平方的结果)。
但二张图都能表示电子运动状况角度分布的 情况,从而了解原子轨道的形状及空间伸展方 向。
连续光谱：色带无明显的分界线，为连 续波长光。
线状光谱：谱线是分立的，有明显的分 界。
Байду номын сангаас
1. 氢光谱和玻尔理论 （1）氢光谱： 在可见光区有分立谱线：
氢原子光谱特征:①不连续的,线状的；②有规律。
碱金属原子的光谱也有类似规律。
（2）Bohr理论
氢光谱与经典的物理学解释相互矛盾。1913 年波尔以普朗克的量子理论和爱因斯坦的光子学 说为基础建立了原子模型。
二、 核外电子状态
1、波函数和Schrödinger方程 2、原子轨道的角度分布图
3.电子云的角度分布图
4.电子云的径向分布图 5、四个量子数
（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
1、波函数和Schrödinger方程
量子力学用薛定谔方程（二阶偏微分）来描述具 有波粒二相性的微观粒子的运动状况。
第四章物质结构第一节原子结构
按其模型：
1.原子光谱应是连续光谱 ；
2.电子运动，发射电磁波 ，能量渐失，直到原子湮 灭。但事实并非如此!每 种原子都有线状光谱。（ 光谱分析就是根据特征线 状光谱定性、定量的）
[评述] 根据电磁学：原子将毁灭，所产 生的光谱应为连续光谱。
光谱：光通过分光镜后形成的色带（谱 线）。
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，电子将从高能级回
到较低能级，以光子形式放出能量。 △E=hν
[简评]是结构理论的重大突破，但对原子结构复杂性仍认 识不够。
2、微观粒子的波粒二象性
每个特定解Ψ表示电子运动的一稳定状态，用“轨 道”名称，称Ψ为原子轨道。
[说明]：
22282m(EV)
x2 y2 z2
h2
①方程的解Ψ并非具体数值，而是一函数关系；
②须同时引入三个限制条件，即三个量子数， Ψ才具有 确定的物理意义；换句话说，一组量子数确定后，对应 Ψ和相应的能量确定，该电子的运动状态确定。
4.波粒二象性的统计解释
电子等微观粒子运动的波动性，是大量微观粒 子运动的统计性规律的表现。就大量粒子的行 为而言，在空间某点波的强度大，则电子在该 点处单位微体积内出现的几率、即几率密度大； 反之，空间某点波的强度小，则电子在该点处 单位微体积内出现的几率、即几率密度小。所 以，空间任何一点电子波的强度和电子在该处 单位微体积内出现的几率密切相关。根据微观 粒子波粒二象性的统计解释，人们建立了一种 全新的力学体系——量子力学，用来对微观粒 子的运动状态进行研究。
2、原子轨道的角度分布图
注意：此处的原子轨道绝不是玻尔理论的 原子轨道，而是指电子的一种空间运动 状态，指用统计的方法，可在所代表的 区域内找到核外运动的该电子，而该电 子在此区域内（即这一轨道）中的运动 是随机的、测不准地出现的。波函数本 身没有具体物理意义，它的物理意义通 过|ψ|2来理解。
3.电子云的角度分布图
（1）电子云 解薛定锷方程得到的波函数（Ψ） 不能与任何可以观察的物理量相联系，但︱Ψ︱2
可以反映电子在空间某单位体积内出现的几率大
小，即几率密度，因而一般用︱Ψ︱2表示电子在
核外空间某单位体积内出现的几率，即电子出现 的几率密度。
为了形象化的表示核外电子运动的几率密度， 用小黑点分布的疏密来表示。小黑点较密的地方 ，表示几率密度较大，单位体积内出现的机会多 。用这种方法来描述电子在核外出现的几率密度 分布所得的空间图像称为电子云。因此，电子云
波动性的表征：波长、频率、衍射干涉等 ；
粒子性的表征：速度、质量、动量等。 1927年，法国de Broglie设想电子也具有波动 性。很快被电子衍射实验所证实。 可见，高速运动的电子，在原子中的运动规律必 然与宏观物体不同。
应用Ni晶体进行电子衍射
实验，证实电子具有波动性。
3、 测不准原理
1927年德国物理学家海森堡指出：对微观粒子，不能同时准 确测出它在某一瞬间的运动速率（或动量）和位置。
x ·px h
位置误差 动量误差
表明：微观粒子的运动只能使用统计规律描 述，即几率描述。
4.波粒二象性的统计解释
海森堡测不准原理，否定了玻尔提出的原子结 构模型。通过电子衍射实验人们发现，如果用 较强的电子流，在较短的时间得到电子衍射图 像，若电子流很弱，弱到电子一个一个通过小 孔到达底片上，每个电子到达后，都只会在底 片上留下一个感光点，当感光点不是很多的时 候，这些点并不能完全重合，从底片上看不出 电子落点具有规律性。这说明单个或少量的电 子并不能表现出波性，某一个电子经过小孔后， 究竟落在底片的哪个位置上，是无法准确预言 的；但是，只要衍射时间足够长， 大量感光点 在底片上同样会形成一张完整的衍射图像，显 示了电子的波动性。
波函数（Ψ）即原子轨道是薛定谔方程的合理解，从 求解薛定锷方程得到的波函数（Ψ）本身不能与任何 可以观察的物理量相联系，但波函数的平方︱Ψ︱2可 以反映电子在空间某位置上单位体积内出现的几率大 小，即几率密度，因而一般用︱Ψ︱2表示电子在核外 空间某单位体积内出现的几率，即电子出现的几率密 度。波函数Ψ（x，y，z）表征电子的运动状态，并且 用它的模的平方|Ψ|2表示单位体积内电子在核外空间 某处出现的几率，即几率密度，所以电子云实际上就 是|Ψ|2在空间的分布。
解薛定谔方程解出一个波函数，就得 到一条原子轨道；但要使其是合理解， 需要指定三个量子数n，L，m为一定值 ；另外，原子光谱的精细结构表明，电 子还有另一种运动形式，称为“自旋运 动”，用自旋量子数mS表示，n，L，m， mS称为四个量子数。
主量子数n、角量子数 l、磁量子数m、自旋 量子数mS。
量子理论：物质吸收和发射能量是量子化的。
光子学说：光既有波动性又有粒子性，即：
光量子的能量 Ehv
光量子的动量
p h
h为普朗克常6数.6， 2610-34J s
两式将光子的波动粒 性子 和性定量的联系。 起来
（2）Bohr理论
要点：
①电子在符合量子化条件的轨道上绕核运动，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；
电子云是一种形象化的描绘。
3.电子云的角度分布图
这二图有所不同:
的角度分布图有正、负,（不是代表电荷 的正负；与成键有关）；
2 图--电子云角度分布图均正, 且“瘦” 些.(平方的结果)。
但二张图都能表示电子运动状况角度分布的 情况,从而了解原子轨道的形状及空间伸展方 向。
连续光谱：色带无明显的分界线，为连 续波长光。
线状光谱：谱线是分立的，有明显的分 界。
Байду номын сангаас
1. 氢光谱和玻尔理论 （1）氢光谱： 在可见光区有分立谱线：
氢原子光谱特征:①不连续的,线状的；②有规律。
碱金属原子的光谱也有类似规律。
（2）Bohr理论
氢光谱与经典的物理学解释相互矛盾。1913 年波尔以普朗克的量子理论和爱因斯坦的光子学 说为基础建立了原子模型。
二、 核外电子状态
1、波函数和Schrödinger方程 2、原子轨道的角度分布图
3.电子云的角度分布图
4.电子云的径向分布图 5、四个量子数
（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
1、波函数和Schrödinger方程
量子力学用薛定谔方程（二阶偏微分）来描述具 有波粒二相性的微观粒子的运动状况。
第四章物质结构第一节原子结构
按其模型：
1.原子光谱应是连续光谱 ；
2.电子运动，发射电磁波 ，能量渐失，直到原子湮 灭。但事实并非如此!每 种原子都有线状光谱。（ 光谱分析就是根据特征线 状光谱定性、定量的）
[评述] 根据电磁学：原子将毁灭，所产 生的光谱应为连续光谱。
光谱：光通过分光镜后形成的色带（谱 线）。
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，电子将从高能级回
到较低能级，以光子形式放出能量。 △E=hν
[简评]是结构理论的重大突破，但对原子结构复杂性仍认 识不够。
2、微观粒子的波粒二象性
每个特定解Ψ表示电子运动的一稳定状态，用“轨 道”名称，称Ψ为原子轨道。
[说明]：
22282m(EV)
x2 y2 z2
h2
①方程的解Ψ并非具体数值，而是一函数关系；
②须同时引入三个限制条件，即三个量子数， Ψ才具有 确定的物理意义；换句话说，一组量子数确定后，对应 Ψ和相应的能量确定，该电子的运动状态确定。
4.波粒二象性的统计解释
电子等微观粒子运动的波动性，是大量微观粒 子运动的统计性规律的表现。就大量粒子的行 为而言，在空间某点波的强度大，则电子在该 点处单位微体积内出现的几率、即几率密度大； 反之，空间某点波的强度小，则电子在该点处 单位微体积内出现的几率、即几率密度小。所 以，空间任何一点电子波的强度和电子在该处 单位微体积内出现的几率密切相关。根据微观 粒子波粒二象性的统计解释，人们建立了一种 全新的力学体系——量子力学，用来对微观粒 子的运动状态进行研究。
2、原子轨道的角度分布图
注意：此处的原子轨道绝不是玻尔理论的 原子轨道，而是指电子的一种空间运动 状态，指用统计的方法，可在所代表的 区域内找到核外运动的该电子，而该电 子在此区域内（即这一轨道）中的运动 是随机的、测不准地出现的。波函数本 身没有具体物理意义，它的物理意义通 过|ψ|2来理解。
3.电子云的角度分布图
（1）电子云 解薛定锷方程得到的波函数（Ψ） 不能与任何可以观察的物理量相联系，但︱Ψ︱2
可以反映电子在空间某单位体积内出现的几率大
小，即几率密度，因而一般用︱Ψ︱2表示电子在
核外空间某单位体积内出现的几率，即电子出现 的几率密度。
为了形象化的表示核外电子运动的几率密度， 用小黑点分布的疏密来表示。小黑点较密的地方 ，表示几率密度较大，单位体积内出现的机会多 。用这种方法来描述电子在核外出现的几率密度 分布所得的空间图像称为电子云。因此，电子云
波动性的表征：波长、频率、衍射干涉等 ；
粒子性的表征：速度、质量、动量等。 1927年，法国de Broglie设想电子也具有波动 性。很快被电子衍射实验所证实。 可见，高速运动的电子，在原子中的运动规律必 然与宏观物体不同。
应用Ni晶体进行电子衍射
实验，证实电子具有波动性。
3、 测不准原理
1927年德国物理学家海森堡指出：对微观粒子，不能同时准 确测出它在某一瞬间的运动速率（或动量）和位置。
x ·px h
位置误差 动量误差
表明：微观粒子的运动只能使用统计规律描 述，即几率描述。
4.波粒二象性的统计解释
海森堡测不准原理，否定了玻尔提出的原子结 构模型。通过电子衍射实验人们发现，如果用 较强的电子流，在较短的时间得到电子衍射图 像，若电子流很弱，弱到电子一个一个通过小 孔到达底片上，每个电子到达后，都只会在底 片上留下一个感光点，当感光点不是很多的时 候，这些点并不能完全重合，从底片上看不出 电子落点具有规律性。这说明单个或少量的电 子并不能表现出波性，某一个电子经过小孔后， 究竟落在底片的哪个位置上，是无法准确预言 的；但是，只要衍射时间足够长， 大量感光点 在底片上同样会形成一张完整的衍射图像，显 示了电子的波动性。
波函数（Ψ）即原子轨道是薛定谔方程的合理解，从 求解薛定锷方程得到的波函数（Ψ）本身不能与任何 可以观察的物理量相联系，但波函数的平方︱Ψ︱2可 以反映电子在空间某位置上单位体积内出现的几率大 小，即几率密度，因而一般用︱Ψ︱2表示电子在核外 空间某单位体积内出现的几率，即电子出现的几率密 度。波函数Ψ（x，y，z）表征电子的运动状态，并且 用它的模的平方|Ψ|2表示单位体积内电子在核外空间 某处出现的几率，即几率密度，所以电子云实际上就 是|Ψ|2在空间的分布。
解薛定谔方程解出一个波函数，就得 到一条原子轨道；但要使其是合理解， 需要指定三个量子数n，L，m为一定值 ；另外，原子光谱的精细结构表明，电 子还有另一种运动形式，称为“自旋运 动”，用自旋量子数mS表示，n，L，m， mS称为四个量子数。
主量子数n、角量子数 l、磁量子数m、自旋 量子数mS。
量子理论：物质吸收和发射能量是量子化的。
光子学说：光既有波动性又有粒子性，即：
光量子的能量 Ehv
光量子的动量
p h
h为普朗克常6数.6， 2610-34J s
两式将光子的波动粒 性子 和性定量的联系。 起来
（2）Bohr理论
要点：
①电子在符合量子化条件的轨道上绕核运动，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；