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1、本章要求本章要求 掌握波函数、概率密度、电子云的概念，掌握波函数、概率密度、电子云的概念，s、p、d原子轨道及电子云的角度分布图原子轨道及电子云的角度分布图 掌握四个量子数的取值、物理意义，及用四个量子数表示核外电子运动状态掌握四个量子数的取值、物理意义，及用四个量子数表示核外电子运动状态 掌握原子核外电子排布掌握原子核外电子排布(电子组态电子组态)规律规律 了解氢原子结构、核外电子运动的特殊性了解氢原子结构、核外电子运动的特殊性 自主性学习：自主性学习：4. 原子的电子组态与元素周期表原子的电子组态与元素周期表本章作业本章作业思考题思考题p176：2、5、8习题习题p176：6、7、9、11
2、Exercisesp177：3“溶液部分”思维导图“溶液部分”思维导图A4纸，下周第二次课交！纸，下周第二次课交！1. 核外电子运动的特征及描述核外电子运动的特征及描述一、氢光谱和氢原子的一、氢光谱和氢原子的Bohr模型：不连续的模型：不连续的线状线状光谱光谱1、氢光谱、氢光谱2、 Bohr模型模型 核外电子运动的核外电子运动的量子化特征量子化特征 核外电子沿着具有特定能量的核外电子沿着具有特定能量的量子化量子化轨道绕核运动轨道绕核运动 电子运动能量的量子化决定了其光谱的不连续电子运动能量的量子化决定了其光谱的不连续二、电子的波粒二象性二、电子的波粒二象性1、de Broglie假设：一切微观
3、粒子都具有波粒二象性假设：一切微观粒子都具有波粒二象性mhph核外电子运动的两大特征核外电子运动的两大特征结论：结论： 量子化特征量子化特征、波粒二象性波粒二象性三、不确定原理三、不确定原理结论：结论：微观粒子的运动不存在确定的轨迹微观粒子的运动不存在确定的轨迹四、氢原子的波函数四、氢原子的波函数1、Schrdinger方程：方程：0)(822222222VEhmzyx 2、波函数（、波函数（wave function , ） 波函数是描述核外电子在三维空间中运动状态的数学函数式波函数是描述核外电子在三维空间中运动状态的数学函数式 （x，y，z） 波函数也称波函数也称原子轨道原子轨道(atom
4、ic orbital) ，表示核外电子运动经常出现的空间范围，表示核外电子运动经常出现的空间范围3、| |2 ( 概率密度,概率密度,probability density )核外某处单位体积内电子出现的概率核外某处单位体积内电子出现的概率4、电子云（、电子云（electron cloud） | |2 的几何图象的几何图象2. 量子数和原子轨道的角度分布量子数和原子轨道的角度分布1、主量子数、主量子数n( (principal quantum number) 物理意义：物理意义：决定能量的主要因素一、量子数（决定能量的主要因素一、量子数（quantum number）取值：取值：n = 1、
5、2、 3、 4、 5 符号：符号：K、L、M、N、O 能量增高能量增高2、轨道的角动量量子数、轨道的角动量量子数 l（orbital angular momentum quantum number）取值：取值：l = 0、1、2、3（n-1）符号：符号：s、p、d、f 能量增高能量增高n相同：相同：物理意义：物理意义：决定能量的次要因素决定原子轨道及电子云的形状决定能量的次要因素决定原子轨道及电子云的形状+3、磁量子数、磁量子数m( (magnetic quantum number) )取值：取值：m = 0、1、2、3l 简并轨道简并轨道（等价轨道（等价轨道，equivalent orbit
6、al）能量相同,空间取向不同的原子轨道（能量相同,空间取向不同的原子轨道（n 和和 l 相同，相同，m不同）不同）物理意义：物理意义：决定原子轨道的空间取向决定原子轨道的空间取向4、自旋角动量量子数、自旋角动量量子数 s（spin angularmomentum quantum number）取值：取值： s = + 或或 -（或）（或）2121物理意义：物理意义：代表电子的自旋状态代表电子的自旋状态结论：结论： n、l、m 确定一个原子轨道确定一个原子轨道 电子总数 = 电子总数 = 2n2 / 电子层电子层 原子轨道总数 = 原子轨道总数 = n2 / 电子层电子层 n、l、m、s 确定电
7、子的一种运动状态确定电子的一种运动状态( ( x、y、z）( ( r、 ）坐标变换坐标变换R( r ) Y (、 )变数分离变数分离径向波函数径向波函数角度波函数角度波函数原子轨道径向分布图原子轨道径向分布图原子轨道角度分布图原子轨道角度分布图| |2Y2 (、）电子云角度分布图电子云角度分布图二、原子轨道和电子云的角度分布图二、原子轨道和电子云的角度分布图 方法：方法：原子轨道角度分布图原子轨道角度分布图+s轨道轨道电子云角度分布图电子云角度分布图p轨道轨道d轨道原子轨道角度分布图轨道原子轨道角度分布图dxy dxzdyzdx2- y2dz2d轨道电子云角度分布图轨道电子云角度分布图形状基本
8、相似，伸展方向相同形状基本相似，伸展方向相同原子轨道角度分布图有正负区域之分，而电子云角度分布图则无原子轨道角度分布图有正负区域之分，而电子云角度分布图则无电子云的角度分布图“瘦”电子云的角度分布图“瘦”相同处：相同处：不同点：不同点： 两种角度分布图的异同两种角度分布图的异同3. 多电子原子的结构多电子原子的结构一、多电子原子的能级一、多电子原子的能级 屏蔽作用（屏蔽作用（screening effect）E1s E2s E3s E2p E3p E4p 钻穿效应钻穿效应Ens Enp End Enf 能级交错能级交错E1sE2sE2pE3sE3pE4sE3dE4p E5sE4dE5p 近似能
9、级顺序：近似能级顺序：6s 6p 6d 6f5s 5p 5d 5f4s 4p 4d 4f3s 3p 3d2s 2p1s二、电子组态（二、电子组态（electronic configuration） Pauli不相容原理不相容原理（Pauli exclusion principle) 同一原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子存在同一原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子存在 能量最低原理能量最低原理（building-up principle）排布顺序：排布顺序：低能量轨道低能量轨道 高能量轨道高能量轨道 Hund规则规则（Hunds rule）能量相同的轨道（即简并轨道）上排布的电子
10、，总是尽可能地以相同的自旋方向分占不同的轨道部分原子简并轨道全充满（能量相同的轨道（即简并轨道）上排布的电子，总是尽可能地以相同的自旋方向分占不同的轨道部分原子简并轨道全充满（p6、d10）、半充满（）、半充满（p3、d5）或全空（）或全空（p0、d0）更稳定）更稳定特例：特例：注意：注意： 电子排布时按近似能级顺序填充,但书写电子组态时须按电子层顺序书写电子排布时按近似能级顺序填充,但书写电子组态时须按电子层顺序书写 形成离子时，先失去最外层轨道上的电子形成离子时，先失去最外层轨道上的电子 由于能级交错，最外层电子数由于能级交错，最外层电子数8，次外层电子数，次外层电子数18价电子层价电子层
11、17Cl：1s22s22p6 3s23p5= Ne 3s23p5原子芯价电子组态 ：原子芯价电子组态 ： 3s23p5 原子芯和价电子组态原子芯和价电子组态 原子芯原子芯(atomic kernel)内层已达稀有气体电子层结构的部分，用相应稀有气体的元素符号加方括号表示。内层已达稀有气体电子层结构的部分，用相应稀有气体的元素符号加方括号表示。行星式原子模型行星式原子模型原子不能稳定存在原子不能稳定存在原子光谱是带状光谱原子光谱是带状光谱金属箔电子束金属箔电子束dx2- y2dz2dxy dxzdyz例：n = 3的原子轨道可有哪些轨道角动量量子数和磁量子数？该电子层有多少原子轨道？的原子轨道可
12、有哪些轨道角动量量子数和磁量子数？该电子层有多少原子轨道？ Na原子的最外层电子处于原子的最外层电子处于3s亚层，试用亚层，试用n、l、m、s 量子数来描述它的运动状态量子数来描述它的运动状态9-1：9-1：下列各组量子数是否合理，为什么？下列各组量子数是否合理，为什么？nlmms22+1+20-1+320-423-21212121（）（）（）（）（）（）（）（）9-2：9-2：在下列各组中填入一个合理的量子数在下列各组中填入一个合理的量子数nlms（）（）2+1+1（）（）0-2（）（）-1（）（）43（）（）-212121nlm轨道取向数电子层轨道总数轨道取向数电子层轨道总数s电子状态数取
13、值符号取值符号电子状态数取值符号取值符号1K01s01122L012s2p0-1，0，+113483 M0123s3p3d0-1，0，+1-2, -1, 0, +1, +2135918212121小结小结P ( ( r、 ）y = rsin sinx = rsin cosz = rcos 9-3：9-3：写出下列原子或离子的电子组态写出下列原子或离子的电子组态6C、8O、15P、17Cl、22Ti、24Cr、26Fe、29Cu、30Zn、9F-、26Fe3+9-4：9-4：写出写出N原子的价电子构型，并用四个量子数分别表示每个电子的运动状态原子的价电子构型，并用四个量子数分别表示每个电子的运动状态