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杂化轨道理论 2013 4 23 原子Atom 核电荷数 核内质子数 核外电子数 质量数 质子数 中子数 微观物体的运动特征 电子的质量很小 只有9 11 10 31千克 相对于宏观物体而言核外电子的运动范围很小 电子的运动速度很大 没有固定的轨迹 测不准 核外电子运动状态的描述 电子云 描述核外电子运动特征的图象 电子云中的小黑点 并不是表示原子核外的一个电子 而是表示电子在此空间出现的机率 电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述 电子云的演示 电子云与原子轨道 原子轨道 电子云的轮廓图 90 1 先排能量低的电子层 由里往外再排能量高的电子层 2 每一层最多容纳电子数 2n2个 3 最外层电子数不超过8个 K层为最外层时不超过2个 4 次外层电子数不超过18个 倒数第三层不超过32个 5 最低能量原理 电子在原子轨道上的排布 要尽可能使电子的能量最低 6 泡利不相容原理 每个原子轨道最多只能容纳两个电子 且自旋方向必须相反 7 洪特规则 电子在等价轨道上排布时 总是尽可能分占不同的轨道 且自旋方向相同 核外电子的分层排布规律 1 什么叫能层 在含有多个电子的原子里 电子分别在能量不同的区域内运动 这种不同的区域称为电子层 n 即能层 能层与能级 能级 电子亚层 在多电子原子中 同一能层的电子的能量也可能不同 可以将它们分为不同的能级 s p d f 以s p d f 各能级最多容纳的电子数依次为1 3 5 7 的2倍 能级数 能层序数 一个原子轨道最多容纳1个电子 主量子数n 描述电子离核的远近 n取值为正整数 对应符号为 n所表示的运动状态称为电子层 四个量子数 角量子数l 描述 电子云 原子轨道的形状 l取值为0 n 1 共n个数值 符号为s p d f等 若电子n l的相同 则电子的能量相同 在一个电子层中 l的取值有多少个 表示电子层有多少个不同的能级 规律 每层的能级数值 电子层数 S能级的原子轨道图 S能级的原子轨道是球形对称的 能层序数n越大 原子轨道半径越大 能层序数越大原子轨道的半径 所有的S能级原子轨道都是 形的 球 1 S能层只有 个轨道 S能级的原子轨道图 P能级的原子轨道 P能级的原子轨道是哑铃型的 每个P能级有3个原子轨道 它们相互垂直 分别以Px Py PZ表示 这三个轨道的能量相等 d能级的原子轨道有个 d能级的原子轨道 5 磁量子数m 描述磁场中原子轨道的能量状态m可以取0 1 2 l共 2l 1 个数值 规律 每层的原子轨道数为层数的平方 n2 自旋量子数ms 描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态 简称为电子自旋状态 处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种 分别用ms 1 2 通常用符号 表示 ms 1 2 通常用符号 表示 注意 自旋并不是 自转 实际意义更为深远 阅读教材P8 化学与技术 练习 实验证明 同一原子中电子的运动状态均不相同 试推断 每个原子轨道最多有几个电子 每个电子层最多有多少个电子 知识小结 原子轨道 量子力学中单个电子的空间运动状态描述原子轨道的量子数是 n l m 描述电子运动的量子数是 n l m ms n l m ms的取值与原子轨道数 可容纳的