核外电子运动状态的描述.ppt

原子结构,第一课时,O,8,16,2,2-,- 2,离子电荷,原子个数,质量数,质子数,化合价,数字的位置不同，所表示的意义就不同。,有志者事竟成,原子结构,第一节 原子的组成,一、原子的组成,原 子,原子核,核外电子Z个,质子Z个 中子(A-Z)个,原子序数=核内质子数=核电核数=核外电子数 原子的质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N),量子力学对核外电子运动状态的描述,（一）薛定谔方程 （Schrdinger Equation） 1926年奥地利物理学家 Erwin Schrdinger (1887 1961)提出. 用于描述核外电子的运动状态， 是一个波动方程，为近代量子力学 奠定了理论基础。,（一）薛定谔方程 (续),Schrdinger 波动方程在数学上是一个二阶偏微分方程。,有志者事竟成,核外电子运动状态的描述,离原子核越近，能量越低，离核越远，能量越高。,电子在核外的运动状态比较复杂，需用四个参数来表示n，l，m，ms.,1.主量子数(n),电子层,主量子数(n)：用来表示核外电子运动离核远近的数值。,n = 1、 2、3、 4、 5、6、 7 电子层： K、L、M、N、O、P、Q,电子层能量高低顺序： KL M N O P Q,有志者事竟成,2.副量子数 (l),电子亚层,副量子数l 表示处在同一电子层而有不同能量、不同形状的电子云。l 取小于n的整数，即：,l=0、1、2、3、(n-1) s、p、d、f,例如：,当n=1时，l=0(s) 只有1s亚层 当n=2时，l=0，1 有2s、2p两个电子亚层,l=0 l=1 l=2 l=3,n与l的关系及能级符号,有志者事竟成,思考1：当n=3时，有哪些电子亚层？,当n=4时，l=0，1 ， 2 , 3 有4s、4p，4d, 4f四个电子亚层,当n=3时，l=0，1 ，2 有3s、3p，3d三个电子亚层,思考2：若n=4，有哪些电子亚层？,有志者事竟成,3.磁量子数(m),电子云的伸展方向,同一电子亚层中，相同形状的电子云在空间的不同伸展方向。,如：电子亚层s有1个伸展方向m=0, 电子亚层p有3个伸展方向m=0, 1 电子亚层d有5个伸展方向m=0, 1, 2 电子亚层f有7个伸展方向m=0, 1, 2, 3,每一种具有一定形状和伸展方向点的电子云所占据的空间就是一个原子轨道.,原子轨道:,有志者事竟成,4.磁量子数（ms),电子自旋,自旋量子数是描述电子自旋方向的数值。 电子自旋只有两个数值：+1/2和-1/2,两个相反的方向,顺时针和逆时针,可用“” 和“”来表示. 每一个原子轨道最大能容纳的电子数为2个.,请回顾描述原子核外电子运动状态的参数有哪些?,?,主量子数n :1、2、3、4、5、6、7或K、L、M、N、O、P、Q副量子数l:0、 1、2、 3、 n-1或s、p、d、f 磁量子数m:0 1、 2 l 自旋量子数ms: +1/2和-1/2,电子自旋运动,有志者事竟成,为什么第二电子层中，最多只能容纳8个电子？,?,答：因为第二层，n=2， 有两个电子亚层 l=0 l=1,磁量子数 0 0 1,轨道数 1 3,因此第二层共有4个原子轨道，每个原子轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子，所以，第二层最多容纳8个电子。,有志者事竟成,1.为什么第三电子层中，最多只能容纳18个电子？,n=3 l=0 m=0 l= 1 m= 0, 1 l=2 m= 0, 1 ,2,轨道数为 1 3 5,第三层原子轨道总数为1+3+5=9，每个原子轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子，92=18,四个量子数描述核外电子运动的可能状态,例： 原子轨道 ms n = 1 1s (1个) 1/2 n = 2 l = 0， ml = 0 2s (1个) 1/2 l = 1， ml = 0 , 1 2p (3个) 1/2 n = 3 l = 0， ml = 0 3s (1个) 1/2 l = 1， ml = 0 , 1 3p (3个) 1/2 l = 2， ml = 0 , 1， 2 3d (5个) 1/2 n = 4 ?,5.N电子层最多可容纳的电子数目为( ) A.8 B.10 C.18 D. 32,6.占有同一轨道的电子数最多为( ) A.1 B.2 C.8 D.18,7.在副量子数为l 的能级(亚层)上,最多能容纳的 电子数为（ ） A.2l2 B.2l+2 C.4l+2 D.2l,8.下列电子亚层中,可容纳的电子数最多的是 ( ) A.n=1，l=0 B.n=2，l=1 C.n=3，l=2 D.n=4，l=3 9.下列电子运动状态中,正确的是( ) A.n=1,l=1,m=0 B.n=2,l=0,m=1 C.n=3,l=3,m=3 D.n=4,l=3,m=2,D,B,C,D,D,电子自旋运动,四个量子数n、l、ml和ms的意义(续),(4)自旋量子数ms ms = 1/2, 表示同一轨道中电子的二种自旋状态。 根据四个量子数的取值规则，则每一电子层中可容纳的电子总数为 2 n2.,四个量子数n、l、m和ms的意义,(1) 主量子数n (principal quantum number ) n = 1, 2, 3, 4正整数，它决定电子离核的平均距离、能级和电子层。 1.确定电子出现最大几率区域离核的平均距离。n,则平 均距离。 2.在单电子原子中，n决定电子的能量; 在多电子原子中n与l一起决定电子的能量: （Z*与n、l有关） 3. 确定电子层（n相同的电子属同一电子层）: n 1 2 3 4 5 6 7 电子层 K L M N O P Q,四个量子数n、l、ml和ms的意义(续),(2) 角量子数l (轨道角动量量子数, orbital angular momentum quantum number ) 对每个n值 : l = 0, 1, 2, 3n-1，共有 n个值. 1. 确定原子轨道和电子云在空间的角度分布情况（形状）； 2.在多电子原子中，n与l一起决定的电子的能量； 3.确定电子亚层(下图)： l 0 1 2 3 4 电子亚层： s p d f g 4.决定电子运动的角动量的大小： |M| = l(l+1)1/2 h/2,l=0 l=1 l=2 l=3,an f orbital,3. 四个量子数n、l、ml和ms的意义(续),(3) 磁量子数ml (或m) 对每个l 值, ml = 0,1, 2, l .（共有“2l + 1”个