第五章原子结构与元素周期表()教材PPT课件

2p
9F 1s2 2s2 2p5
2p
3s
11Na 1s2 2s2 2p6 3s1
例如：22Ti 1s22s22p63s23p63d24s2 26Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
价层电子
注意：填入按能 级顺序；书写按
电子层顺序
又如： 24Cr
实验测定
29Cu
实验测定
? 1s22s22p63s23p63d44s2
3）磁量子数 m：同一亚层的不同原子轨道，描述 原子轨道或电子云在空间的伸展方向
m = 0 ±1 ±2 ±3 -----±l
4）自旋量子数 s：描述同一原子轨道电子的不同自旋 方向。 s = ±1/2 或 “↑↓”
p 轨道角度分布图示意图
Pz
Px
Py
按同样的方法, 可以绘制其它轨道的角度分布函数的图形:
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s、p、d 轨道电子云的角度分布图
s、p、d 轨道电子云的角度分布图（截面图），简称Y2图。
s 轨道
p 轨道
d 轨道
注意: Y2图只表示在空间不同方位角电子出现的概率密度的变化 情况，不表示电子出现的概率密度与距离的关系。
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1. Pauli 不相容原理 (exclusion principle)
第5章 原子结构和 元素周期表
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连续光谱
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氢光谱 ——原子光谱（线光谱）
电子跃迁 释放光子
氢原子光谱
(可见光区的四条谱线）
微观粒子的波粒二象性(wave–
particle duality)
光的波粒二象性：
h h
p mc
Einstein
de（德 布罗意波）
h h
p mv
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波动性
粒子性
荣获1929年诺贝尔物理学奖
原子结构 1、主量子数 n
一、量子数 (quantum number)
1. 主量子数 n (principal quantum number)
n 的取值：n = 1，2，3，…
(1) n 又称为电子层数,决定电子
三个伸展方向 d 轨道： l = 2, m = 0, 1, 2
五个伸展方向
注意 磁量子数与电子的能量无关.
图中的符号为函数值的符号.
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d 轨道 波函数的角度分布
简并轨道或等价轨道 (equivalent orbital) 简并轨道：具有相同能量的原子轨道(能级)
（即n、l 相同, m不同的轨道） 例如 S 轨道 m=0，有1个简并轨道。 P 轨道 m=0，±1 ，有3个简并轨道。 d 轨道 ,m=0，±1 ，±2 ，有5个简并轨道。 f 轨道 m=0，±1 ，±2 ， ± 3，有7个简并轨道。
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3. 磁量子数 m (magnetic quantum number)
m 的取值: m = 0, 1, 2, ···l, 共可取 2l + 1个值
物理意义：确定原子轨道的伸展方向：
s 轨道 p轨道
S 轨道：l = 0 , m = 0
简 并 轨 道
伸展方向是唯一的 P 轨道： l = 1，m = 0, 1
1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d94s2 1s22s22p63s23p63d104s1
➢ 一个轨道中的电子可以有两种不同的自旋方向，表明一个 原子轨道最多只能有两个电子，且自旋相反。
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小节：原子核外电子运动状态的完全描述
1）主量子数 n：电子层，描述电子离核的远近, 决定电子能
量的高低。
n = 1 2 3 4 5 -------
KLMNO
2）角量子数 l：电子亚层，表示原子轨道或电子云的形n状=1。 • l = 0 1 2 3 4 ------（n-1） spdfg
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4. 自旋角动量量子数 s
(spin angular momentum quantum number) 在原子轨道中运动的电子作所谓的自旋运动，因而产生磁 矩 。电子自旋磁矩只有两个方向：
自旋量子数的取值仅有两个，分别
为+1/2 和 -1/2，或 ↑ 和 ↓ 。
➢ 两个电子的自旋方向相同时称为 平行自旋，反之称为反平行自旋。 图 电子自旋运动示意图
的能量高低
光谱学上：K、L、 M、N、O、P、Q… n: 1 2 3 4 5 6 7…
1s 2s 3s
主量子数示意图
(2) n决定电子在核外空间出现概率最大的区域离 核的远近。
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2. 角量子数 l (orbital angular momentum quantum number)
l 的取值：l = 0, 1, 2, 3, ···, (n – 1).
角量子数： l = 0, l = 1, l = 2, l = 3
光谱学符号： s
p
d
f
l 的物理意义：表示亚层，决定原子轨道的形状。
s 轨道 (l = 0)
p 轨道 (l =1)
d 轨道 (l =2)
不同角量子数的原子轨道的形状
注意：在多电子原子中，l 与 n 一起确定原子轨道的能量。
在同一个原子中不可能有四个量子数 完全相同的 2个电子同时存在
说明： 一个原子中不允许有两个电子处于完全相同的状态。 一个原子轨道上最多容纳两个自旋方向相反的电子。
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2. 能量最低原理
电子在原子轨道上的排布，必须使整个原子的能量最低：
基态多电子原子核外电子排布时，总是先占据 能量最低的轨道，当低能量轨道占满后，才排 入高能量的轨道，以使整个原子能量最低。
例1：H ： 1s1； He ：1s2； Li ： 1s22s1
19K： 1s22s22p63s23p64s1
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电子排布式
3. Hund规则
电子在能量相同的轨道（即简并轨道）上排布 时，将尽可能分占等价轨道，且自旋相同。 如：基态碳原子，
6C 轨道式
电子成对能：使两个电子在一个轨道上成对，就要克服相互 间的斥力，吸收额外的能量。
每一电子亚层最多容纳的电子数为：s2、p6、d10、f14
每一电子层最多能容纳的电子数为原子轨道的2倍，即2n2
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7N 轨道式 8O 轨道式 9F 轨道式 11Na 轨道式
1s 2s 1s 2s 1s 2s 1s 2s
掌 握
2p
电子排布式
7N 1s2 2s2 2p3
2p
8O 1s2 2s2 2p4