[理化生]第3章 原子結構與周期表a(文件)

　

【正文】 eVeVEBeeVeVELieVeVEEn = (Z2 / n2) eV 基態電子排布 : 1s1 (n = 1 ) 3. 電子 在 不同軌道之間躍遷 （ transition）時 ,會 吸收或幅射光子 ，其能量取決于躍遷前后兩軌道 的能量差： E 光子 = E2 – E1 = h? = hc/ ? （ ） （真空中光速 c = ?108 m?s1， h = 1034 J?s ） 代入（ ）式，且 H原子 Z = 1, 則光譜頻率 ?為 ： 里德堡常數 R = ? 1015 s1, 與 （ ）式完全一致。 三、微觀粒子的 波粒二象性 ? 波動性 ——衍射、干涉、偏振 … ? 微粒性 ——光電效應 (Einstein, 1905. 左下圖 )、實物發射或吸收光 …… （與光和實物互相作用有關） 例： 光的波粒二象性 能量 E = h? （ ） 動量 p = h / ? （ ） E, p — 微粒性 ?, ? — 波動性 通過 h 相聯系 （二）實物粒子的波粒二象性 (續 ) ? 1924年，年輕的法國物理學家 Louis de Broglie（德布羅意）提出 實物粒子具有 波粒 二象性 。 即： ?x ? ?px ? h / 4? （ ） 或 : p = mv , ?px = m?v, 得 : 顯然， ?x ? ,則 ?px ?。 經典力學 → 微觀粒子運動 → 完全失?。? → 新的理論 （ 量子力學 理論） 根據“ 量子力學 ”，對微觀粒子的運動規律，只能采用“ 統計 ”的方法，作出“ 幾率性 ”的判斷。 （一） 薛定諤方程 (續 ) Schr246。 ? 電子 出現最大幾率區域 離核的平均距離 。 1, 177。 2，則 d 軌道共有 5種取向。 氫原子和類氫離子 (單電子體系 ) 的幾個 波函數 （二）波函數圖形 波函數 ?n,l,m( r, ?, ?)是 三維空間坐標 r, ?, ? 的函數， 不可能用單一圖形來全面表示它 ，需要用各種不同類型的圖形表示。 30 176。 120 176。 ? 360 176。 （三）幾率和幾率密度，電子云及有關圖形（續） 2. 電子云 （ 1）電子云 —|? |2的大小表示電子在核外空間 ( r, ?, ?)處出現的 幾率密度 ，可以形象地用一些小黑點在核外空間分布的疏密程度來表示，這種圖形稱為“電子云” . ?n, l , m (r, ?, ?) = Rn, l(r) ? Yl, m(?,?) （三）幾率和幾率密度，電子云及有關圖形（續） ? ① 電子云角度分布圖 ? 作圖： Y 2l,m(?,?) (?,?)對畫。 已知 R(r)為 ?(r,?,?)的徑向部分， R2(r)則為電子云的徑向部分。 Bohr理論中基態氫原 子半徑，但兩者有本質上的區別。這種當主量子數 n相同時電子在離核較近的地方也有較大出現概率的現象稱 鉆穿效應。 1s (a), 2s (b), 3s (c) 電子云 （五）“核外電子運動狀態”小結 ? 1. 薛定諤波動方程 ? 薛定諤波動方程 →許多個數學解 →符合量子數 n, l, m正確組合的 合理解 ? n, l, m( r,?,?)→每個空間波函數描述電子運動的一種空間狀態（即對應一個“原子軌道” orbital或“原子軌函”），并有對應的能量 (En, l)→電子的每個空間狀態（原子軌道）可容納 2個電子，其自旋狀態不同 (ms = +1/2或 1/2)。 （五） “ 核外電子運動狀態 ” 小結（續） ? ? |? |2 = ? ?* 代表核外電子在空間某處出現的 幾 率密度 ，其 圖形 稱為“ 電子云 ”。 ??? ??????? mhxhPx44 或（五） “ 核外電子運動狀態 ” 小結（續） ? 例： ? 100(r, ?, ?),即 ?1s ? 1s原子軌道 ? ? 310(r, ?, ?),即 ?3pZ ? 3pZ原子軌道 ? ? 320(r, ?, ?),即 ?3dZ2 ? 3dZ2原子軌道 ? ? 波函數圖形也稱“原子軌道圖形”。因此，從電子云的徑向分布可看出核外電子是按 n值分層的， n值決定了電子層數。 ② 在軌道角動量量子數 l相同時，主量子數 n愈大，峰值愈多，如 1s,2s,3s。 以 D(r)對 r作圖即可得電子云徑向分布圖。 ? Y 2圖和 Y 圖的差異 : a. Y 2圖均為正號， 而 Y 圖有 +、 號（表示波函數角度部分值有 +、 號之分）。 ? （ 3） 用途 ：用于 判斷能否形成化學鍵及成鍵的方向 （分子結構理論：雜化軌道、分子軌道）。 150 176。 60 176。 （二）波函數圖形（續） （原子軌道）的 角度分布圖 即 Yl, m(?, ?) (?, ?)對畫圖 . （ 1） 作圖方法 ： ①原子 核 為 原點 ，引出 方向 為 (?, ?)的向量； ②從原點起，沿此向量方向截取 長度 = | Yl, m(?, ?) | 的線段； ③所有這些 向量的端點 在空間組成一個 立體曲面 ，就是波函數的 角度分布圖 。 ? 根據四個量子數的取值規則，則 每一電子層 中可 容納的電子總數為 2 n2. 電子自旋運動 四個量子數 描述核外 電子運動 的 可能狀態 ? 例： 原子軌道