第七章 原子结构和元素周期表(1).doc

7 原子结构和元素周期表
原子结构模型
一、卢瑟福的原子模型
二、波尔模型
波尔在氢原子光谱和普朗克量子论的基础上提出了如下假设:
(1)在原子中,电子只能沿着一定能量的轨道运动,这些轨道称为稳定轨道。电子运动时所处的能量状态称为能级。轨道不同,能级也不同。
(2)当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时,才能有能量的吸收或放出。
但波尔理论只能解释H原子光谱,不能解释多原子光谱,也不能解释H原子光谱的精细结构。
实际上,微观粒子具有波粒二象性:λ= h/mV

一、波函数与原子轨道(ψ);几率密度和电子云(|ψ|2)
一系列与x、y、z有关的波函数,描述电子运动状态(即几率分布,而不是固定轨迹)。
其图像即原子轨道,有“+”“-”号。每一个ψ对应能量E。
用统计的方法推算出电子在空间各处出现的几率,即几率密度。
如H原子:
二、四个量子数
1、主量子数(n)
原子核外电子是分层排布的,即核外具有电子层—能层。离核越远,能级越高。
n:表示电子层离核的远近,即表示核外电子所处能级的高低。
n =
1
2
3
4
5
6
7
—电子层
K
L
M
N
O
P
Q
—符号
2、角量子数(l)(副量子数)
l:确定了原子轨道的形状。
l =
0
1
2
3
……
(n-1)
—亚层
s
p
d
f
……
—符号
n相同,l越大,能量越大,即在多电子原子中,角量子数与主量子数一起决定电子的能级。每一个l值表示一种形状的电子云
(p103):
l = 0
l = 1
l = 2
s亚层
p亚层
d亚层
圆球形
哑铃形
花瓣形
n,l的关系:
主量子数(n)
1
2
3
4
电子层符号
K
L
M
N
角量子数(l)
0
0
1
0
1
2
0
1
2
3
电子亚层符号
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
3、磁量子数(m)
m:表示原子轨道在空间的伸展方向。
m = 0,±1,±2,……,±l;即l亚层轨道共有(2l+1)个方向的亚层轨道数。
l = 0
s亚层
m = 0
一个方向:s
l = 1
p亚层
m = 0,+1,-1
三个方向:px,py,pz
l = 2
d亚层
m = 0,±1,±2
五个方向:dxy,dxz,dyz,dx2-y2,dz2
伸展方向不同,能量完全相同。称等价轨道或简并轨道。
4、自旋量子数(mS)
mS:描述电子自身的运动特征。
一个原子中不可能有两个运动状态完全相同的电子,每个轨道(n、l、m相同)只能容纳两个电子,这两个电子有不同的自旋方式,取值( +1/2、-1/2),符号“↑”、“↓”表示。
主量子数(n)
1
2
3
4
电子层符号
K
L
M
N
角量子数(l)
0
0
1
0
1
2
0
1
2
3
电子亚层符号
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
磁量子数(m)
0
0
0、±1
0
0、±1
0、±1
±2
0
0、±1