第五章 原子结构与周期系

1、首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页1原子结构与周期系原子结构与周期系第5章首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页2本章学习要求本章学习要求1初步了解原子核外电子运动的近代概念、原子能级、波粒二初步了解原子核外电子运动的近代概念、原子能级、波粒二象性、原子轨道（波函数）和电子云概念象性、原子轨道（波函数）和电子云概念.2了解四个量子数对核外电子运动状态的描述，掌握四个量子了解四个量子数对核外电子运动状态的描述，掌握四个量子数的物理意义、取值范围数的物理意义、取值范围.3熟悉熟悉 s、p、d 原子轨道的形状和方向原子轨道的形状和方向. 4理解原子结构的近似能级图，掌握原子核外电

2、子排布的一般理解原子结构的近似能级图，掌握原子核外电子排布的一般规则和规则和 s、p、d、f 区元素的原子结构特点区元素的原子结构特点.5会从原子的电子层结构了解元素性质，熟悉原子半径、电离会从原子的电子层结构了解元素性质，熟悉原子半径、电离能、电子亲合能和电负性的周期性变化能、电子亲合能和电负性的周期性变化.首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页3第第5章章 目录目录 5.2 原子结构的近代概念原子结构的近代概念 5.3 多电子原子的电子分布方式多电子原子的电子分布方式 5.4 原子性质的周期系原子性质的周期系首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页4化学研究的对象化学研究的对

3、象（宇观）（宇观）宇宙宇宙 单质单质化合物化合物星体星体宏观宏观纳纳 米米 材料材料（介观）（介观）哪些是关键性的问题呢？哪些是关键性的问题呢？ 化学反应的性能问题化学反应的性能问题; ;化学催化的问题化学催化的问题; ;生命过程中的化学问题生命过程中的化学问题. . 当今化学发展的趋势大致是：当今化学发展的趋势大致是： 由宏观到微观，由定性到定量，由稳定态向亚稳态，由经验上由宏观到微观，由定性到定量，由稳定态向亚稳态，由经验上升到理论并用理论指导实践，进而开创新的研究升到理论并用理论指导实践，进而开创新的研究. . 总之，化学已成为中心学科，与总之，化学已成为中心学科，与 21 21 世纪的

4、四个重大课题（能源、世纪的四个重大课题（能源、材料、环境和生命科学）都有关材料、环境和生命科学）都有关. .夸克夸克质子质子中子中子原子核原子核电子电子 原子原子(离子离子)分子分子微观微观首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页55.2 氢原子结构的近代概念氢原子结构的近代概念n1911年卢瑟福根据a粒子轰击原子实验，建立了有核原子模型。原子中央有一个体积非原子中央有一个体积非 常常小的、带正电荷的小的、带正电荷的原子核原子核；在原子核周围很大空间里在原子核周围很大空间里存在着围绕原子核运动的存在着围绕原子核运动的电子电子。1.有核原子模型首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页

5、6卢瑟福模型的局限n其二，是它不能说明元素的线状光谱产生其二，是它不能说明元素的线状光谱产生的原因。据该原子模型，能量的释放应是的原因。据该原子模型，能量的释放应是不间断的，观察到的原子光谱应是不间断的，观察到的原子光谱应是连续的连续的光谱光谱，这与实验观察到的，这与实验观察到的间隔（不连续）间隔（不连续）的的线状光谱线状光谱不符。不符。 其一，是电子以极大的速度绕核运动，辐射能其一，是电子以极大的速度绕核运动，辐射能量（电磁波），则轨道半径越来越小，最后在量（电磁波），则轨道半径越来越小，最后在非常短的时间内掉在原子核上，引起原子毁灭，非常短的时间内掉在原子核上，引起原子毁灭，称为称为“原子

6、的塌陷原子的塌陷”。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页7连续光谱（自然界）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页8连续光谱(实验室）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页9电磁波连续光谱首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页10(不连续不连续)的的线状光谱线状光谱氢原子光谱氢原子光谱(原子发射光谱原子发射光谱)真空管中含少量真空管中含少量H2(g)，高压放电，发出紫外光和可见光，高压放电，发出紫外光和可见光 三棱镜三棱镜 不连续的线状光谱不连续的线状光谱(原子光谱原子光谱)首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页112.波尔理论模型n1913年丹麦科学

7、家波尔(N.bohr)根据氢原子光线状光谱的实验事实和普朗克的“量子论”提出著名的“波尔理论”，认为核外电子是分层排布的。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页12玻尔理论的要点玻尔理论的要点1）.定态轨道假设定态轨道假设：电子围绕原子核作圆形轨道运动。在一定：电子围绕原子核作圆形轨道运动。在一定轨轨 道上运动的电子并不发生电磁辐射，而具有一定的能量。通常道上运动的电子并不发生电磁辐射，而具有一定的能量。通常把它叫做把它叫做稳定状态稳定状态或稳定轨道。或稳定轨道。2）.轨道能级假设：原子中的稳定轨道并不只一条，而是有好多条。其能量为： E = -13.6/n2 （ev） n=1,2,3

8、,4 正整数 在这些稳定轨道中能量最低的叫基态(n=1)，其余的叫激发态。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页13要点要点3. 跃迁假设：在正常情况下，原子中的电子处于基态，当电子受到激发时就可以从基态跳到激发态。激发态的电子并不稳定，它会发生电磁辐射放出光子，直接或逐步跳回基态，放出光子所具有的能量等于两个轨道的能量差。即:轨道假设轨道假设4 3 2 1E4E3E2E1跃迁假设跃迁假设4 3 2 1 h=E初初 E未未首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页14玻尔理论的玻尔理论的成就成就1.成功地解释了氢原子的线状光谱，它对氢成功地解释了氢原子的线状光谱，它对氢原子光谱谱线

9、频率的计算与实验结果很吻原子光谱谱线频率的计算与实验结果很吻合。合。 2.首先提出了电子运动能量的量子化概念。首先提出了电子运动能量的量子化概念。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页15玻尔理论的玻尔理论的局限性局限性1.不能说明多电子原子的光谱，甚至不能说明氢不能说明多电子原子的光谱，甚至不能说明氢光谱的精细结构。光谱的精细结构。 2.它对能级的描述很能粗略，只有一个量子数。它对能级的描述很能粗略，只有一个量子数。 3.更不能解释原子核如何形成分子的化学健的本更不能解释原子核如何形成分子的化学健的本质。质。 这是因为波尔理论并未完全冲破经典力这是因为波尔理论并未完全冲破经典力学理论

10、的束缚，仍然把微观粒子学理论的束缚，仍然把微观粒子(电子电子)在原子在原子核外的运动视为太阳系模型那样沿着固定轨核外的运动视为太阳系模型那样沿着固定轨道绕核旋转。道绕核旋转。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页163.原子结构近代概念原子结构近代概念-量子力学原子模型量子力学原子模型（1）.微观粒子及其特征微观粒子及其特征1）微观粒子的运动特征）微观粒子的运动特征-波粒二象性波粒二象性a.波的微粒性：波的微粒性： 在与实物相相互作用的过程中，在与实物相相互作用的过程中， 如如光的吸收光的吸收、光的发射光的发射、光电效应光电效应都都突出表现出微粒性。突出表现出微粒性。首页首页 上一页上

11、一页 下一页下一页 末页末页17b.微粒的波动性：微粒的波动性：直接的证据直接的证据光的衍射和绕射光的衍射和绕射L.de Broglie波：波：运动作的实物微粒总是和一个波相联系的，运动作的实物微粒总是和一个波相联系的，这种波叫物质波，亦称德布罗意波，波长为这种波叫物质波，亦称德布罗意波，波长为 l = l = h/P =h/mv h/P =h/mv 此式称为此式称为德布罗意关系式德布罗意关系式。根据此式，。根据此式，可算出电子波的波长。可算出电子波的波长。近代证据：近代证据：电子衍射实验电子衍射实验首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页18光的衍射和绕射光的衍射和绕射灯光源灯光源首页

12、首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页19L.de Broglie波：波：子弹，子弹，m = 2.5 10-2 Kg, v = 300 ms-1;电子，电子，me = 9.110-31 Kg, v = 5.910-5 ms-1; 波长：波长：子弹子弹l l = h / (mv) = 6.610-34 / (2.5 10-2 300) = 8.8 10-35 (m) 可忽略，主要表现为粒性。可忽略，主要表现为粒性。电子电子 l l = h / (mv) = 6.610-34 / (9.1 10-31 5.910-5) = 12 10-10 (m) = 1.2 nm首页首页 上一页上一页 下一

13、页下一页 末页末页20电子衍射实验电子衍射实验 1927年，美国物理学家戴维逊（年，美国物理学家戴维逊（Davissn,C.J.）和盖末（和盖末（Germer,L.H.)通过电子衍射实验证实了通过电子衍射实验证实了德布罗意的假设。德布罗意的假设。 electron diffraction首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页21电子衍射实验电子衍射实验当一束电子以一定的速度穿过晶体投射到照当一束电子以一定的速度穿过晶体投射到照相底片上时，在底片上得到的不是一个点而相底片上时，在底片上得到的不是一个点而是一系列明暗相间的衍射环纹。从而证明了是一系列明暗相间的衍射环纹。从而证明了电子也如同

14、光一样具有波动性。电子也如同光一样具有波动性。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页22波粒二象性是否只有微观物体才具有？波粒二象性是否只有微观物体才具有？让我们选一个微观粒子和一个很小的宏观物体进行一项计算：让我们选一个微观粒子和一个很小的宏观物体进行一项计算：微观粒子电子：微观粒子电子：宏观物体子弹：宏观物体子弹： 显然，包括宏观物体如运动着的垒球和枪弹等都可按德布罗依显然，包括宏观物体如运动着的垒球和枪弹等都可按德布罗依公式计算它们的波长公式计算它们的波长. .由于宏观物体的波长极短以致无法测量，所以宏由于宏观物体的波长极短以致无法测量，所以宏观物体的波长就难以察觉，主要表现为粒

15、性，服从经典力学的运动规观物体的波长就难以察觉，主要表现为粒性，服从经典力学的运动规律律. .只有象电子、原子等质量极小的微粒才具有与只有象电子、原子等质量极小的微粒才具有与 x x射线数量级相近的射线数量级相近的波长才符合德布罗依公式，然而，如此短的波长在一般条件下仍不易波长才符合德布罗依公式，然而，如此短的波长在一般条件下仍不易显现出来显现出来. .m = 1.0 10-2 kg, = 1.0 103 m s-1, = 6.6 10-35 m17631m.s1010kg,10109=v.m=m91036. 7 ,1sm710m101036. 7 ,1sm610lllmh由首页首页 上一页上

16、一页 下一页下一页 末页末页232）微观粒子的运动的统计性）微观粒子的运动的统计性如果让少数几个电子穿过晶如果让少数几个电子穿过晶体光栅，在照相底片上也只体光栅，在照相底片上也只会得到少数几个无明确规律会得到少数几个无明确规律的感光斑点。的感光斑点。只有让大量电子穿过晶体只有让大量电子穿过晶体光栅（也可看成是一个电光栅（也可看成是一个电子反复多次穿过晶体光子反复多次穿过晶体光栅），才能在照相底片上栅），才能在照相底片上得到有确定规律的衍射环得到有确定规律的衍射环纹。纹。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页24统计解释统计解释所以说电子的波动性是微粒性的统计性行为，电子波是一种具所以说

17、电子的波动性是微粒性的统计性行为，电子波是一种具有统计性的波，也叫有统计性的波，也叫几率波几率波。在衍射图上衍射强度大（亮）的地方也就是波的强度大的地方，在衍射图上衍射强度大（亮）的地方也就是波的强度大的地方，电子出现的几率密度（单位体积里的几率）大；电子出现的几率密度（单位体积里的几率）大；衍射强度小（暗）的地方也就是波的强度小的地方，电子出现衍射强度小（暗）的地方也就是波的强度小的地方，电子出现的几率密度小。的几率密度小。在空间任一点上，电子波的强度与电子出现的几率密度成正比。在空间任一点上，电子波的强度与电子出现的几率密度成正比。具有波动性的电子运动没有确定的经典运动轨道，只有一定的具有

18、波动性的电子运动没有确定的经典运动轨道，只有一定的与波的强度成正比的几率密度分布，且遵从与波的强度成正比的几率密度分布，且遵从测不准原理测不准原理。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页25（2）.原子结构的波动力学模型原子结构的波动力学模型-波函数波函数a.主量子数主量子数 n (principal quantum number)1） 描述电子运动状态的四个量子数描述电子运动状态的四个量子数 与电子能量有关，对于氢原子，电子能量唯一决定于与电子能量有关，对于氢原子，电子能量唯一决定于n 确定电子出现几率最大处离核的距离确定电子出现几率最大处离核的距离 不同的不同的n n 值，对应于不

19、同的电子壳层值，对应于不同的电子壳层 . K L M N O. 像玻尔的固定轨道一样像玻尔的固定轨道一样, 波动力学的轨道也由量子数所规定波动力学的轨道也由量子数所规定. 不不同的是同的是, 原子轨道用三个量子数而不像玻尔轨道只用一个量子数描原子轨道用三个量子数而不像玻尔轨道只用一个量子数描述述. vnEe6 .132=首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页26b. 角量子数角量子数l (谱线分裂成几条相近的谱线分裂成几条相近的) 与角动量有关，对于多电子原子与角动量有关，对于多电子原子, , l 也与也与E 有关有关 l 的取值的取值 0，1，2，3n-1(亚层）亚层） s, p,

20、d, f. . l 决定了决定了的角度函数的形状的角度函数的形状 The allowed values for angular momentum quantum number, lnl1234(subshell symbol0000s111p22d3f )s 轨道轨道球形球形p 轨道轨道哑铃形哑铃形d轨轨道道有有两两种种形形状状首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页27c. 磁量子数磁量子数m 与角动量的取向有关，取向是量子化的与角动量的取向有关，取向是量子化的 m可取可取 0，1, 2l 值决定了值决定了角度函数的空间取向角度函数的空间取向 m 值相同的轨道互为等价轨道值相同的轨道互

21、为等价轨道The allowed values for magnetic quantum number, mLmnumber of orbital 0(s) 1(p) 2(d) 3(f) 0 1 0 1 2 1 0 1 2 3 2 1 0 1 2 31357首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页28磁量子数磁量子数m p 轨道轨道( (l = 1, = 1, m = +1, 0, -1) = +1, 0, -1) m 三种取值三种取值, , 三种取向三种取向, , 三条等价三条等价( (简并简并) ) p 轨道轨道. .s s 轨道轨道( (l l = 0, = 0, m m = 0

22、) = 0 ) : : m m 一一种取值种取值, , 空间一种取向空间一种取向, , 一条一条 s s 轨道轨道. .首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页29磁量子数磁量子数md d 轨道轨道( (l l = 2, = 2, m m = +2, +1, 0, -1, -2) = +2, +1, 0, -1, -2) : : m m 五种取值五种取值, , 空间五种取向空间五种取向, , 五条等价五条等价( (简并简并) ) d d 轨道轨道. .首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页30本课程不要求记住本课程不要求记住 f 轨道轨道具体形状具体形状! f f 轨道轨道 (

23、( l l = 3, = 3, m m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) : : m m 七种取值七种取值, , 空间七种取向空间七种取向, , 七条等价七条等价( (简并简并) ) f f 轨道轨道. .首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页31d. 自旋量子数自旋量子数 ms (spin quantum number) 描述电子绕自轴旋转的状态描述电子绕自轴旋转的状态 自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为 ms 取值取值+1/2和和-1/2，分别用，分别用和和表

24、示表示 想象中的电子自旋想象中的电子自旋 两种可能的自旋方向两种可能的自旋方向: : 正向正向(+1/2)(+1/2)和反向和反向(-1/2)(-1/2) 产生方向相反的磁场产生方向相反的磁场 相反自旋的一对电子相反自旋的一对电子, , 磁场相互抵消磁场相互抵消. . Electron spin visualizedMagnetic fieldscreenSmall clearance spaceSilver atomic raykiln首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页32由上面的讨论知道由上面的讨论知道 n, l, m 一定一定, 轨道也确定轨道也确定 0 1 2 3Orbit

25、al s p d f例如例如: n =2, l =0, m =0, 2s n =3, l =1, m =0, 3pz n =3, l =2, m =0, 3dz2核外电子运动核外电子运动轨道运动轨道运动自旋运动自旋运动与一套量子数相对应（自然也有与一套量子数相对应（自然也有1个能量个能量Ei)n lm ms首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页33综上综上当四个量子数都确定以后，才能完全当四个量子数都确定以后，才能完全描述一个电子的运动状态。描述一个电子的运动状态。即确定这个电子处在哪一个即确定这个电子处在哪一个电子层电子层（n）、哪一个形状的）、哪一个形状的电子亚层电子亚层（l）、）

26、、哪一个伸展方向的哪一个伸展方向的轨道轨道（m）、哪一）、哪一个个自旋方向自旋方向（ms）。）。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页342）薛定锷方程和波函数）薛定锷方程和波函数Schrdinger方程与量子数方程与量子数)(822222222VEhmzyx=首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页35薛定锷方程和波函数薛定锷方程和波函数方程中既包含体现微粒性的物理量方程中既包含体现微粒性的物理量 m , ,也包含体现波动性的物理也包含体现波动性的物理量量; ;求解薛定锷方程求解薛定锷方程, , 就是求得波函数就是求得波函数和能量和能量 E ; ;解得的解得的不是具体的数值不是

27、具体的数值, , 而是包括三个常数而是包括三个常数 ( (n, l, m) )和三个变和三个变量量 ( (r,) )的函数式的函数式n n, , l l, , m m ( (r r, , ,) ;) ;数学上可以解得许多个数学上可以解得许多个n n, , l l, , m m ( (r r, , ,) , ) , 但其物理意义并非但其物理意义并非都合理都合理; ;为了得到合理解为了得到合理解, , 三个常数项只能按一定规则取值三个常数项只能按一定规则取值, , 很自然地得很自然地得到前三个量子数到前三个量子数. .有合理解的函数式叫做波函数有合理解的函数式叫做波函数( (Wave functi

28、ons), ), 它们以它们以n, l, m 的合理取值为前提的合理取值为前提. . 波函数波函数 = 薛定锷方程的合理解薛定锷方程的合理解 = 原子轨道原子轨道 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页36直角坐标直角坐标( x, y, z)与球坐标与球坐标 (r,) 的转换的转换 r : 径向坐标径向坐标, 决定了球面的大小决定了球面的大小: 角坐标角坐标, 由由 z轴沿球面延伸至轴沿球面延伸至 r 的弧线的弧线 所表示的角度所表示的角度.: 角坐标角坐标, 由由 r 沿球面平行沿球面平行xy面延伸至面延伸至xz 面的弧线所表示的角度面的弧线所表示的角度.222cossinsinco

29、ssinzyxrrzryrx=, , rzyx ,YrR=将将Schrdinger方程变量分离：方程变量分离：径向波函数径向波函数R n, l (r) n, l, m ( r, , , , f f ) =Y l,m ( , , f f )角度波函数角度波函数首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页37电子云电子云波函数描述了电子在原子核外的运动状态，但是我们不能指出波函数描述了电子在原子核外的运动状态，但是我们不能指出它明确的物理意义，它明确的物理意义， 2 2才有明确的物理意义：才有明确的物理意义：空间某点电子波波函数值的平方（空间某点电子波波函数值的平方（ 2 2 ）与该点附近电子出

30、现的）与该点附近电子出现的几率密度成正比。几率密度成正比。而而 2 2在空间各点的分布就表示了电子在空间各点出现的几率密在空间各点的分布就表示了电子在空间各点出现的几率密度分布。度分布。形象化地将形象化地将 2 2在空间的分布，也即电子在空间的几率密度分布在空间的分布，也即电子在空间的几率密度分布叫做叫做电子云电子云。通常说。通常说 2 2大的地方，电子出现的几率密度大，电大的地方，电子出现的几率密度大，电子云密度大；小的地方，电子出现的几率密度小，电子云密度子云密度大；小的地方，电子出现的几率密度小，电子云密度小。小。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页38电子云的直观图形电子云的

31、直观图形绝不要误认为电子真的象云那样分散开来，已不成一个粒子了。绝不要误认为电子真的象云那样分散开来，已不成一个粒子了。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页39电子云的角度分布图电子云的角度分布图Y2 ( , )就叫做电子云的角度分布函数，将就叫做电子云的角度分布函数，将Y2随随 , 变化作图变化作图就得到就得到电子云的角度分布图。电子云的角度分布图。在图中从原点到曲面上各点距离的长短反映了同一球面的不在图中从原点到曲面上各点距离的长短反映了同一球面的不同方向上电子出现几率密度的相对大小。同方向上电子出现几率密度的相对大小。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页40两种角度分

32、布图的比较两种角度分布图的比较与原子轨道角度分布图相似，但有两点区与原子轨道角度分布图相似，但有两点区别：别：（1）没有正、负号之分，因为）没有正、负号之分，因为Y2始终大始终大于零。于零。（2）比原子轨道角度分布图要）比原子轨道角度分布图要“瘦瘦”一一些。因为些。因为Y小于小于1，所以，所以Y2小于小于Y。例如：例如：P电子的原子轨道角度分布图是在电子的原子轨道角度分布图是在原点相切的双球面，而原点相切的双球面，而P电子的电子云的电子的电子云的角度分布图则是交于原点的两个橄榄形角度分布图则是交于原点的两个橄榄形球。球。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页41电子云的径向分布图电子云

33、的径向分布图从理论上可以推导出径向分布函数从理论上可以推导出径向分布函数(r)r2R2(r)，它表示了电子在核外空间距核为的球面附近，单它表示了电子在核外空间距核为的球面附近，单位厚度的球壳内出现的的几率，反映了原子沿径向位厚度的球壳内出现的的几率，反映了原子沿径向的几率分布的几率分布将将D()对作图就反映出在核外空间距核不同距对作图就反映出在核外空间距核不同距离的各薄壳内电子出现的几率的相对大小，这种图离的各薄壳内电子出现的几率的相对大小，这种图形叫做形叫做电子云的径向分布图电子云的径向分布图首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页42电子云的径向分布图电子云的径向分布图首页首页 上一

34、页上一页 下一页下一页 末页末页43径向分布的讨论径向分布的讨论（1）从）从1s态的径向分布图中可以看出，在态的径向分布图中可以看出，在52.9pm，D()曲线有极大值，在此附近薄球壳中电子出现的几率最大。而波曲线有极大值，在此附近薄球壳中电子出现的几率最大。而波尔理论算出氢原子基态尔理论算出氢原子基态a0=52.9pm。可见波尔理论是量子力学。可见波尔理论是量子力学研究结果的粗略相似。研究结果的粗略相似。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页44径向分布的讨论径向分布的讨论（2）比较）比较1S，2S，3S各态各态的电子云径向分布图可以看的电子云径向分布图可以看出，径向分布函数的主峰距

35、出，径向分布函数的主峰距核越来越远，能量越来越高。核越来越远，能量越来越高。3S电子出现在电子出现在2S电子外侧电子外侧的几率较大，的几率较大，2S电子出现在电子出现在1S电子外侧的几率较大，即电子外侧的几率较大，即从径向分布看，电子在原子从径向分布看，电子在原子内的运动确有内外层之分，内的运动确有内外层之分，但应指出，这里所说的内，但应指出，这里所说的内，外层不是象波尔理论那样绝外层不是象波尔理论那样绝对分层，而是互相渗透的，对分层，而是互相渗透的，相互间没有不可逾越的鸿沟。相互间没有不可逾越的鸿沟。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页45径向分布的讨论径向分布的讨论（3）比较）比

36、较3s, 3p, 3d各态电各态电子云的径向分布图可以看出，子云的径向分布图可以看出，它们的经向分布函数曲线的它们的经向分布函数曲线的主峰位置相差不大，故可把主峰位置相差不大，故可把主量子数主量子数n相同的各态电子相同的各态电子归属于同一归属于同一“主层主层”。而当。而当角量子数越小时，径向分布角量子数越小时，径向分布函数曲线的第函数曲线的第1小峰距核越小峰距核越近，近，“钻钻”得越深，在核附得越深，在核附近出现的几率越大，能量越近出现的几率越大，能量越低。所以就各态电子的能量低。所以就各态电子的能量比较比较3s3p3d，同一主层，同一主层的各态电子又可分为角量子的各态电子又可分为角量子数不同，能量不同的数不同，能量不同的“亚亚层层”。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页46径向分布的讨论径向分布的讨论（4）比较）比较3d和和4s态电子云态电子云的径向分布图可见，的径向分布图可见，4s态电态电子的径向分布函数曲线有两子的径向分布函数曲线有两个小峰已出现在个小峰已出现在3d态主峰内态主峰内侧，这种侧，这种L较小的外层电子较小的外层电子钻到内层而出现在离核较近钻到内层而出现在离核较近的地方，它所受到核电荷的的地方，它所受到核电荷的作用较大，能量较低的形象作用较大，能量较低的形象叫做叫做“钻穿效应钻穿效应”。正因