第二节核外电子运动状态的描述.

4 2 3
s 1s
s 2s
p s
p d
s p d f
2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
‫٭‬一个电子层中所含的电子亚层的数目等于主量子数n。
（三） 磁量子数（m）----电子云的伸展方向
描述电子云（或原子轨道）在空间伸展方向的参数，
不影响电子能量。 取值：为0, ±1, ±2……±l,共 2l+1 个。每个取 值代表电子云的一个伸展方向，即一Biblioteka Baidu原子轨道。
磁量子数m的取值范围
l 0(s) 1(p) 2(d) 3(f)
…
m 0 ＋1 0 －1 ＋2 ＋1 0 －1 －2 ＋3 ＋2 ＋1 0 －1 －2 －3
……
伸展方向数（轨道数） （2l+1）
1 3 5 7
…
等价轨道（简并轨道）
•n，l值相同的原子轨道称为等价轨道或简并轨道 •简并轨道能量相同
•同一亚层的3个p轨道，5个d轨道，7个f轨道都分别属于简并
二、核外电子运动状态的描述
（一）电子云
定义：电子在原子核外一定空间运动，其统计图像犹如带负
电荷的云雾笼罩在原子核周围，形象地称之为电子云。
说明：
• •
电子云为一个统计结果，一个小黑点表示某一瞬间电子曾在 此出现过。 电子云是电子在空间出现的概率密度分布的形象化表示。
二、核外电子运动状态的描述
概念：离核较远的电子可能钻到离核较近的内层空间，
本 节 基 本 要 求
1、掌握四个量子数的名称、符号、取值和制约关 系，能用四个量子数讨论电子的运动状态。 2、熟悉s、p、d电子云的形状和空间的伸展方向。 重点： 量子力学表征，四个量子数及取值、制约关系 难点： 量子力学表征，四个量子数的制约关系
定了。
四个量子数与 电子运动状态之间的关系
主量子数 n (电子层) 角量子数l
1 K 0 s 0
2 L 0 1 s p 0 0 ±1 0 s 0
3 M 1 p 2 d 0 s 0 1 p
4 N 2 d 3 f
(轨道种类)
磁量子数m
0 0 ± 1 ±1 ±2
亚层轨道数
(2l +1)
1
1
4
3
1
3
9
5
1
从而削弱了原子核对该电子的吸引力，这种现象就称
为屏蔽效应。 影响：屏蔽效应使原子核对电子的吸引力减少，电
子的能量增加。 离核越近的电子对外层电子的屏蔽作用越强；离 核越远的电子受其他电子的屏蔽作用越强。
2.钻穿效应
从而更靠近原子核的现象称为“钻穿效应” 作用：可以使电子避开其他电子对它的屏蔽作用，使 有效核电荷增加，能量降低。 同一电子层的各轨道上的电子的钻穿能力大小顺序为： ns > np > nd > nf。则轨道的能量顺序：Ens < Enp < End < Enf s电子的钻穿能力大于d电子，所以E（n-1）d > Ens
电子层符号
K
L
M
N
O
P
Q
n也是决定电子能量的主要因素
电子层能量：
K＜L＜M ＜ N＜O＜P＜Q
（二）角量子数（ l ）——电子亚层或能级
描述原子轨道形状的参数 取值：0,1,2,3,… …( n-1)，有n个。
角量子数l 电子亚层符号
0
s
1
p
2
d
3
f
4
g
原子轨道形状
球形
无柄哑铃形 花瓣形
电子云界面图：将电子出现概率相等的各点联
结成一个曲面，如果在某一个曲面内电子出现
的总概率达到95%以上，则这个曲面就成为电
子云的界面图。
原子轨道：把在一定电子层上，具有一定形状
和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个原 子轨道。
（二）核外电子运动状态的描述
1. 主量子数（n）——电子层
描述电子所属电子层离核远近的参数。n 越大，电 子运动区域离核越远；n越小，电子运动区域离核越近。 取值：1,2,3……∞,为自然数 主量子数(n) 1 2 3 4 5 6 7
形状复杂
角量子数是决定电子能量的次要因素
•同一电子层中原子轨道的能量： E ns< E np < E nd < E nf •多电子体系由n和l共同决定(通过E=n+0.7l近似计算）
主量子数、角量子数的关系及原子轨道的表示方法
n l
电子亚层 符号 原子轨道 符号
1 0 0
2 1
3 0 1 2 0 1
第 二 节
核 外 电 子 的 运 动 状 态
一、核外电子运动特征
（一）能量的量子化—原子核外电子吸收或发射能量，是不连
续的，这种不连续的吸收或发射能量的过程叫做能量的量子化。 （二）电子的波粒二象性 （三）测不准关系
∆x . ∆p≈h
∆x 为确定粒子位置时的测不准量， ∆p为确定粒子动量时的
测不准量， h为普朗克常数。
三、原子轨道能级图
4.能级能量高低的比较
(1) l相同时，n愈大，能级能量愈高。 E1s < E2s < E3s < E4s < E5s < E6s < E7s (2) n相同时， l愈大，能级愈高。 E4s＜ E4p ＜ E4d ＜ E4f (3)若n、 l都不同，则可由公式E=n+0.7l求算 能级的能量，E值越大，能级能量越高。 E4s=4+0.7×0=4 E3d=3+0.7×2=4.4 E4s＜ E3d
三、原子轨道能级图
2.能级组
定义：在原子轨道能级中，按E=n+0.7l，将能
级能量的整数值相同的能级归为一组，称为一
个能级组。
能级组序号：整数值为1的称为第一能级组，
整数值为2的称为第二能级组……
三、原子轨道能级图
3.能级图
将能级组按照能量由低到高的顺序排
列，得到的排列图称为能级图。
每一个能级组 都是以s开始 ，以p结束。
轨道
n、l、m 的取值规则： •n：＞0的自然数；
•l：0 ≤l≤ n-1的自然数，即0，1，2… n-1 •m： －l ≤m≤ l， 即0，±1，±2 … ±l。
n决定原子所在的电子层， l确定原子轨道的形状，
n、l、m的每一合理组合都确定了一个原子轨道，其中
m确定原子轨道的空间伸展方向。
n和l共同决定原子轨道的能量（氢原子除外）
（四）自旋量子数ms
描述电子自旋状态的参数， 取值: ms ＝+1/2，-1/2 每个ms值表示电子的一种自旋方向。符号用“↑”和“↓”表 示
每个原子轨道最多能容纳 2 个自旋相反的电子。 n、l、m 、ms四个量子数确定后，电子的运动状态也就确
三、原子轨道能级图
通过公式E=n+0.7比较下列能级的大小： （1）E5s ＜ E4d （2）E5p ＜ E4f
能级交错：主量子数较大的某些能级的能量反而比 主量子数小的某些能级的能量低的现象称为能级交 错。
（二）钻穿效应和屏蔽效应
1.屏蔽效应 概念：在多电子的原子中，每个电子都受到原子核
的吸引，同时受到内层电子和同层电子的排斥作用，
0 0 0 ±1 ±1 ±1 ±2 ±2 ±3 3 5 7 16
电子层轨道数n2 1 电子层最多 容纳电子数2n2 2
8
18
32
三、原子轨道能级图
（一）多电子原子轨道的能级 1.能级：
每一个亚层看作一个能级（有自己确定的能量E=n+0.7l） 表示方法：电子层序数+亚层符号
例如:1s、2s、2p、3s、3p、3d