第二节核外电子运动状态的描述

1、第第 二二 节节核核 外外 电电 子子 的的 运运 动动 状状 态态一、核外电子运动特征一、核外电子运动特征（二）（二）电子的波粒二象性电子的波粒二象性（三）（三）测不准关系测不准关系 x . ph x 为确定粒子位置时的测不准量，为确定粒子位置时的测不准量， p为确定粒子动量时的为确定粒子动量时的测不准量，测不准量， h为普朗克常数。为普朗克常数。 （一）（一）能量的量子化能量的量子化原子核外电子吸收或发射能量，是不连原子核外电子吸收或发射能量，是不连续的，这种不连续的吸收或发射能量的过程叫做能量的量子化。续的，这种不连续的吸收或发射能量的过程叫做能量的量子化。（一）电子云（一）电子云定义：

2、定义：电子在原子核外一定空间运动，其统计图像犹如带负电子在原子核外一定空间运动，其统计图像犹如带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，形象地称之为电子云。电荷的云雾笼罩在原子核周围，形象地称之为电子云。说明：说明：电子云为一个统计结果，一个小黑点表示某一瞬间电子曾在电子云为一个统计结果，一个小黑点表示某一瞬间电子曾在此出现过。此出现过。电子云是电子在空间出现的概率密度分布的形象化表示。电子云是电子在空间出现的概率密度分布的形象化表示。二、核外电子运动状态的描述二、核外电子运动状态的描述电子云界面图：电子云界面图：将电子出现概率相等的各点联将电子出现概率相等的各点联结成一个曲面，如果在某一个曲面内电子出

3、现结成一个曲面，如果在某一个曲面内电子出现的总概率达到的总概率达到95%95%以上，则这个曲面就成为电以上，则这个曲面就成为电子云的界面图。子云的界面图。原子轨道：原子轨道：把在一定电子层上，具有一定形状把在一定电子层上，具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个原和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个原子轨道。子轨道。二、核外电子运动状态的描述二、核外电子运动状态的描述（二）核外电子运动状态的描述（二）核外电子运动状态的描述1. 1. 主量子数（主量子数（n n）电子层电子层描述电子所属电子层离核远近的参数描述电子所属电子层离核远近的参数。n n 越大，电越大，电子运动区域离核越远；

4、子运动区域离核越远；n n越小，电子运动区域离核越近。越小，电子运动区域离核越近。主量子数主量子数(n)(n) 1234567电子层符号电子层符号KLMNOPQ电子层能量：电子层能量：KLM NOPQ n n也是决定电子能量的主要因素也是决定电子能量的主要因素取值：取值：1,2,31,2,3,为自然数为自然数（二）（二）角量子数（角量子数（ l ）电子亚层电子亚层或能级或能级描述原子轨道形状的参数描述原子轨道形状的参数取值：取值：0,1,2,3,0,1,2,3, ( ( n-1)n-1)，有，有n n个。个。同一电子层中原子轨道的能量：同一电子层中原子轨道的能量： E ns E np E nd

5、 E nf多电子体系由多电子体系由n n和和l共同决定共同决定( (通过通过E=n+0.7E=n+0.7l近似计算）近似计算） 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4s角量子数角量子数l电子亚层符号电子亚层符号原子轨道形状原子轨道形状pdfg球形无柄哑铃形 花瓣形形状复杂角量子数是决定电子能量的次要因素角量子数是决定电子能量的次要因素4s 4p 4d 4f3s 3p 3d 2s 2p1s原子轨道原子轨道符号符号s p d f s p d s ps电子亚层电子亚层符号符号0 1 2 30 1 2 0 10l4321n主量子数、角量子数的关系及原子轨道的表示方法主量子数、角量子数的关系及原子轨道的

6、表示方法一个电子层中所含的电子亚层的数目等于主量子数一个电子层中所含的电子亚层的数目等于主量子数n。（三）（三） 磁量子数（磁量子数（m m）-电子云的伸展方向电子云的伸展方向描述电子云（或原子轨道）在空间伸展方向的参数，描述电子云（或原子轨道）在空间伸展方向的参数，不影响电子能量。不影响电子能量。取值：取值：为为0, 0, 1, 1, 2 2l, ,共共 2 2l+1 +1 个。每个取个。每个取值代表电子云的一个伸展方向，即一个原子轨道。值代表电子云的一个伸展方向，即一个原子轨道。 磁量子数磁量子数m的取值范围的取值范围lm 伸展方向数（伸展方向数（轨道数）轨道数）（2l+1） 0(s) 1

7、(p) 2(d) 3(f) 0 1 0 1 2 1 0 1 23 2 1 0 1 2 3 1357n n，l l值相同值相同的原子轨道称为等价轨道或简并轨道的原子轨道称为等价轨道或简并轨道简并轨道能量相同简并轨道能量相同同一亚层的同一亚层的3 3个个p p轨道，轨道，5 5个个d d轨道，轨道，7 7个个f f轨道都分别属于简并轨道都分别属于简并轨道轨道等价轨道（简并轨道）等价轨道（简并轨道）n：0的自然数；的自然数；l：0 l n-1的自然数，即的自然数，即0，1，2 n-1m： l m l， 即即0，1，2 l。n n、l、m m 的取值规则：的取值规则：n n、l、m m的每一合理组合都

8、确定了一个原子轨道，其中的每一合理组合都确定了一个原子轨道，其中ln n决定原子所在的电子层决定原子所在的电子层， ll确确定原子轨道的形状定原子轨道的形状，lm m确定原子轨道的空间伸展方向确定原子轨道的空间伸展方向。ln n和和l共同决定原子轨道的能量（氢原子除外）共同决定原子轨道的能量（氢原子除外） 取值取值: ms +1/2，-1/2 （四）自旋量子数（四）自旋量子数m ms s描述电子自旋状态的参数描述电子自旋状态的参数，每个每个ms值表示电子的一种自旋方向。符号用值表示电子的一种自旋方向。符号用“”和和“”表示表示每个原子轨道最多能容纳每个原子轨道最多能容纳 2 个自旋相反的电子。

9、个自旋相反的电子。 n、l、m 、ms四个量子数确定后，电子的运动状态也就确四个量子数确定后，电子的运动状态也就确定了。定了。四个量子数与四个量子数与 电子运动状态之间的电子运动状态之间的关系关系主量子数主量子数 n 1 2 3 4(电子层电子层) K L M N l(轨道种类轨道种类)m 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 2 2 2 3亚层轨道数亚层轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7(2l +1)电子层轨道数电子层轨道数n2 1 4 9 16电子层最多电子层最多容纳电子数容纳电子数2n2 2 8 18 320 100 1 20 1 2 3s p d fs p ds ps00

10、0000三、原子轨道能级图三、原子轨道能级图（一）多电子原子轨道的能级（一）多电子原子轨道的能级1.1.能级能级：每一个亚层看作一个能级（有自己确定的能量每一个亚层看作一个能级（有自己确定的能量E=n+0.7E=n+0.7l）表示方法：电子层序数表示方法：电子层序数+ +亚层符号亚层符号例如例如: :1s1s、2s2s、2p2p、3s3s、3p3p、3d3d2.2.能级组能级组定义：定义：在原子轨道能级中，按在原子轨道能级中，按E=n+0.7E=n+0.7l，将将能能级能量的整数值相同的能级归为一组，称为一级能量的整数值相同的能级归为一组，称为一个能级组。个能级组。能级组序号：能级组序号：整数

11、值为整数值为1 1的称为第一能级组，的称为第一能级组，整数值为整数值为2 2的称为第二能级组的称为第二能级组三、原子轨道能级图三、原子轨道能级图3.3.能级图能级图 将能级组按照能量由低到高的顺序排将能级组按照能量由低到高的顺序排列，得到的排列图称为能级图。列，得到的排列图称为能级图。 三、原子轨道能级图三、原子轨道能级图每一个能级组每一个能级组都是以都是以s s开始开始，以，以p p结束。结束。4.4.能级能量高低的比较能级能量高低的比较(1) (1) l相同时，相同时，n n愈大，能级能量愈高。愈大，能级能量愈高。 E E1s 1s E E2s 2s E E3s 3s E E4s 4s E E5s 5s E E6s 6s E np nd nfns np nd nf。则轨道的能量顺序：。则轨道的能量顺序：E Ensns E Enpnp E Endnd E E Ensns概念：概念：离核较远的电子可能钻到离核较近的内层空间，离核较远的电子可能钻到离核较近的内层空间，从而更靠近原子核的现象称为从而更靠近原子核的现象称为“钻穿效应钻穿效应”作用：作用：可以使电子避开其他电子对它的屏蔽作用，使可以使电子避开其他电子对它的屏蔽作用，使有效核电荷增加，能量降低。有效核电荷增加，能量降低。1、掌握四个量子数的名称、符号、取值和制