原子结构与分子结构.ppt

原子结构与分子结构
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目 录
 原子结构
 电子层结构与元素周期系
 分子结构
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教 学 要 求
1、了解电子等微观粒子运动的特殊性；
2三维空间里找到某电子的原子体系中的每个区域，就叫作一条原子轨道。注意：此处的原子轨道绝不是玻尔理论的原子轨道，而是指用统计的方法，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。
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解薛定谔方程解出一个波函数Ψ，就得到一条原子轨道；但要使其解是合理解，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，电子还有另外一种运动形式，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（※） 。
三个量子数n，L，m描述一条原子轨道。
如3，0，0，是3S轨道，3，1，1，是3P轨道中的一条。
描述一个电子的运动状态，需要四个量子数n，L ，m， mS。
如：（3，1，0，+1/2）表示在3P轨道上“正旋”的一个电子。
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名 称
定 义
符 号
取 值
主量子数n
描述电子出现概率最大的区域离核的平均距离，是决定电子能量高低的主要因素。 n值相同的电子处于同一电子层。
K，L，M，N，O，P，Q （光谱学符号，与周期表对应）
n=1，2，3， 4，5，6，7（正整数）
角量子数l
决定电子空间运动的角动量，以及原子轨道或电子云的形状，标志电子亚层，在多电子原子中，电子能量由n、L共同决定。
s，p，d，f ···
n - 1（光谱学符号，与亚层对应） （简并轨道）
从0，1，2，3 ··· 到n – 1
磁量子数m
描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向，决定在各亚层中的简并轨道数。
从-l, 0, 到+l（共2L+1个）
自旋量子数ms
描述电子自旋运动的量子数
↓或↑
+1/2 ， -1/2
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主量
子数
n
取 值
1
2
3
4
电子层
符号
K
L
M
N
角
量
子
数
l
取 值
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
电子云
形状
圆球形
圆球形
哑铃形
圆球形
哑铃形
花瓣形
圆球形
哑铃形
花瓣形
花瓣形
磁量子数 m
0
0
0
±1
0
0 ±1
0
±1 ±2
0
0
±1
0
±1 ±2
0
±1 ±2
±3
亚层轨道数
（2l+1）
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
电子层轨道数
n2
1
4
9
16
核外电子总数
2n2
2
8
18
32
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§1~3 原子核外电子结构
用薛定谔方程对多电子原子近似求解。即由n，L，m可解出多电子原子的原子轨道； n，L，m，mS决定电子的运动状态； n，L决定原子轨道的能量高低。
光谱实验表明：基态原子核外电子的排布是有严格规律——能量最低原理。为此先要知道原子轨道的能级顺序，再讨论电子排布的基本原理。
一、多电子原子的能级
多电子原子的原子轨道能量高低，大致由 n，L决定，但存在“能级交错”。鲍林根据光谱实验数据及理论计算提出了多电子原子中轨道近似能级图。（其它：科顿图等）。
1、鲍林近似能级图
2、 “屛蔽效应”和“钻穿效应”
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美国化学家鲍林， 1954年获诺贝尔化学奖,1963年获诺贝尔和平奖，世界至今独获二次诺贝尔奖的唯有鲍林。
（1）屛蔽效应：
在多电子原子中，电子因受其它
电子排斥，而使指定电子感受到的核
电荷（即有效核电荷）减小的作用称
为屛蔽效应。实际作用在该电子上的核电荷 Z*= Z – б，б称为屛蔽常数， Z* 称为有效核电荷。
粗略的说：（*用斯来脱规则可计算） 内层电子对外层电子的屛蔽作用较大；同层电子间的屛蔽作用较小；外层电子对内层电子的屛蔽作用可略。
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（2）钻穿效应
从量子力学观点看，电子可以出现在原子内任何地方，因此，外层电子也有可能出现在离核很近处，这种电子渗入原子内部而更靠近核的本领称为钻穿，电子钻