原子结构课件3

原子结构12.1.1氢原子光谱与Bohr理论1光和电磁辐射2氢原子光谱氢原子光谱特征:①不连续的,线状的.②有规律n=3,4,5,63Bohr理论(1)核外电子只能在有确定半径和能量的轨道上运动,且不辐射能量;(2)通常保持能量最低------基态(3)获能量激发------激发态(4)从激发态回到基态释放光能

E:轨道的能量ν：光的频率

h:Planck常数n=3红（Hα）n=4青（Hβ）n=5蓝紫（Hγ）n=6紫（Hδ）Balmer线系原子能级RH:Rydberg常数12.1.2电子的波粒二象性1924年：LouisdeBroglie认为：

质量为m,运动速度为v的粒子,相应的波长为：1927年，Davissson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。12.1.3SchrÖdinger方程与量子数1SchrÖdinger方程直角坐标(x,y,z)与球坐标的转换

2四个量子数(1)主量子数nn=1,2,3,……(2)角量子数

(3)磁量子数

m

(4)自旋量子数

ms主量子数n:１与电子能量有关，对于氢原子，电子能量唯一决定于n；２不同的n值，对应于不同的电子壳层：１２３４５……..

KLMNO……...角量子数l:1与角动量有关，对于多电子原子，

l

也与E有关。2l的取值0，1，2，3……n-1

s,p,d,f…...

3l

决定了ψ的角度函数的形状。

磁量子数m1与角动量的取向有关，取向是量子化的；2m可取0，±1,±2……±l3值决定了ψ角度函数的空间取向

n,l,m

一定,轨道也确定

0123……轨道

spdf……例如:n=2,l=0,m=0,2s

n=3,l=1,m=0,3pz

n=3,l=2,m=0,3dz2思考题:当n为3时,l,m,分别可以取何值?轨道的名称怎样?

12.1.4氢原子的基态1总能量2波函数径向部分是一种球形对称分布角度部分3波函数的物理意义Ψ：描述原子核外电子运动的方式Ψ2

:原子核外发现电子的几率密度径向分布函数D(r)空间微体积12.1.5氢原子的激发态

12s态:n=2,l=0,m=022p态:n=2,l=1,m=+1,0,-133d态:n=3,l=2,m=0,n=3,l=2,m=0n=3,l=2n=3,l=2n=3,l=2n=3,l=2小结:量子数与电子云的关系(1)n:决定电子云的大小(2)l:描述电子云的形状(3)m:

描述电子云的伸展方向12.2多电子原子结构12.2.1多电子原子轨道能级12.2.2核外电子排布轨道:与氢原子类似,其电子运动状态可描述为1s,2s,2px,2py,2pz,3s……能量:与氢原子不同,能量不仅与n有关,也与l有关;在外加场的作用下,还与m有关12.2.1多电子原子轨道能级1Pauling近似能级图Cotton原子轨道能级图3屏蔽效应+2e-e-He+2e-He+2-σe-假想He屏蔽效应:由核外电子云抵消一些核电荷的作用。σ的值由Slater规则确定4穿钻效应进入原子内部空间，受到核的较强的吸引作用。12.2.2核外电子排布（核外电子分布三原则）(1)最低能量原理电子在核外排列应尽先分布在低能级轨道上,使整个原子系统能量最低。(2)Pauli不相容原理每个原子轨道中最多容纳两个自旋式相反的电子。(3)Hund规则在n和

m相同的轨道上,分布电子,将尽可能得分布m值不同的轨道,且自旋相同。N:Hund特例当轨道处于全满,半满.全空时,原子较稳定26号Fe:1s22s22p63s23p63d64s212.3元素周期律12.3.1原子的电子层结构和元素周期系12.3.2元素性质的周期性12.3.1原子的电子层结构和元素周期系量子数,电子层,电子亚层之间的关系

每个电子层最多

容纳的电子数

主量子数n1234

电子层KLMN

角量子数

l0123

电子亚层s

p

df

每个亚层中轨道数目每个亚层最多容纳电子数1357261014281812.3.2元素性质的周期性1原子半径(1)共价半径(2)金属半径(3)vanderWaals半径主族元素：从左到右r减小从上到下r增大过渡元素：从左到右r缓慢减小

从上到下r略有增大镧系收缩主族元素元素的原子半径变化2电离能E(g)==E+(g)+e-I

1E+(g)==E2+(g)+e-I

2（1）主族元素同周期从左到右I1增大同族从上到下I1减小（2）过渡元素

I

1变化不大总趋势：从左到右

I1

略有增加

电离能变化3电子亲和能

X(g)+e-X-(g)

X-(g)+e-