[理化生]第3章原子結(jié)構(gòu)與周期表a(專(zhuān)業(yè)版)

　　

【正文】 鉆穿效應(yīng)大小： ns np nd nf 氫原子電子云徑向分布示意圖 D(r) 3d D(r) 3p 2p r r D(r) 3s 2s 1s 主量子數(shù) n越大，電子離核平均距離越遠(yuǎn)；主量子數(shù) n相同，電子離核平均距離相近。 ?c os 1 23 22 21 0 21? 22? 23? 1 ? 1 o,Y 1 0 4 4 4 6 2 3 8 9 ? 0 ? 波函數(shù)（原子軌道）的 角度分布圖 (剖面圖 ) p 原子 軌道角度分布圖 d 原子軌道角度分布圖 （二）波函數(shù)圖形（續(xù)） 1. 波函數(shù)（原子軌道）的 角度分布圖 ? （ 2） 意義 ：表示 波函數(shù)角度部分 隨 ?, ?的變化，與 r無(wú)關(guān)。 ? 2. 決定電子運(yùn)動(dòng) 軌道角動(dòng)量 在 外磁場(chǎng)方向上 的 分量 的大小： Mz = ml h /2? s軌道 p軌道 d軌道 +x yzx yz+x yz +x yz+原子軌道的角度分布圖 2. 四個(gè)量子數(shù) n、 l、 ml和 ms的意義 (續(xù) ) (4)自旋量子數(shù) ms (spin quantum number) ms = ?1/2, 表示同一軌道 (?n, l, m（ r, ?, ?） )中電子的二種自旋狀態(tài) 。 四、量子力學(xué)對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述 ? （一） 薛定諤方程 （ Schr246。 （一）要點(diǎn)： 3個(gè)基本假設(shè)（續(xù)） 2. 在一定軌道上運(yùn)動(dòng)的 電子的能量也是量子化 的： E = (Z2 / n2) eV （ ） （只適用于 單電子原子或離子 : H, He, Li2+, Be3+ …) 或 : E = (Z2 / n2) 1018 （ ） n = 1, 2, 3, 4 …。 Z — 核電荷數(shù)（ = 質(zhì)子數(shù)） （一）要點(diǎn)： 3個(gè)基本假設(shè)（續(xù)） ? 原子在正常或穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電子盡可能處于 能量最低的狀態(tài) —基態(tài) （ ground state） 。dinger Equation） ? 1926年奧地利物理學(xué)家 Erwin Schr246。 ? 根據(jù)四個(gè)量子數(shù)的取值規(guī)則，則 每一電子層 中可 容納的電子總數(shù)為 2 n2. 電子自旋運(yùn)動(dòng) 四個(gè)量子數(shù) 描述核外 電子運(yùn)動(dòng) 的 可能狀態(tài) ? 例： 原子軌道 ms ? n = 1 1s (1個(gè) ) ?1/2 ? n = 2 l = 0， ml = 0 2s (1個(gè) ) ?1/2 ? l = 1， ml = 0 , ?1 2p (3個(gè) ) ?1/2 ? n = 3 l = 0， ml = 0 3s (1個(gè) ) ?1/2 ? l = 1， ml = 0 , ?1 3p (3個(gè) ) ?1/2 ? l = 2， ml = 0 , ?1， ?2 3d (5個(gè) ) ?1/2 ? n = 4 ? 3個(gè)量子數(shù) n、 l、 ml與 原子軌道符號(hào) 原子軌道符號(hào) 1s 2s 2pz 2px 2py 3s 3pz 3px 3py 3dz2 3dxy 3dyz 3dxz 3dx2y2 4s 4pz 4px 4py 4dz2 4dxy 4dyz 4dxz 4dx2y2 4f (7 orbitals) n l ml 1 0 0 2 0 0 1 0, ?1 3 0 0 1 0 ,?1 2 0, ?1, ?2 4 0 0 1 0, ?1 2 0, ?1, ?2 3 0, ?1, ?2, ?3 （一）薛定諤方程（續(xù)） ? 可見(jiàn)： “能量量子化” 是解薛定諤方程的自然結(jié)果， 而不 是 人為的 做法 （如玻爾原子結(jié)構(gòu)模型那樣） 。 ? （ 3） 用途 ：用于 判斷能否形成化學(xué)鍵及成鍵的方向 （分子結(jié)構(gòu)理論：雜化軌道、分子軌道）。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(shù)。這種當(dāng)主量子數(shù) n相同時(shí)電子在離核較近的地方也有較大出現(xiàn)概率的現(xiàn)象稱(chēng) 鉆穿效應(yīng)。 ? 360 176。 2，則 d 軌道共有 5種取向。 經(jīng)典力學(xué) → 微觀粒子運(yùn)動(dòng) → 完全失敗！ → 新的理論 （ 量子力學(xué) 理論） 根據(jù)“ 量子力學(xué) ”，對(duì)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，只能采用“ 統(tǒng)計(jì) ”的方法，作出“ 幾率性 ”的判斷。 電子 在 穩(wěn)定軌道運(yùn)動(dòng) 時(shí)，既 不吸收， 也 不幅射光子。 ? 對(duì)于 氫原子 ， 電子 在 n = 1的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)能量最低 —基態(tài) ，其能量為： E1s = (Z2 / n2) eV = (12 / 12) eV = eV ? 相應(yīng)的軌道半徑為： r = pm = a0（玻爾半徑 ) ? 能量坐標(biāo) ： 0 ∞ r↗ , E↗ ； r↘ , E↘ （負(fù)值） ? ? （ r : 電子離核距離）