大学化学第六七章物质结构基础 59页

第六章原子结构与周期系原子结构、分子结构及其聚集态的结构物质结构\n物质结构研究物质的微观结构以及结构与性能关系学习物质结构的目的1、了解化学反应的本质溶解：△S﹥o,△H﹥o,结构相似一般|△H|较小,为什么？2、发现、制取符合人类一定需要的物质硬质合金制备3、对化学发展起推动作用化学发展史上的两次飞跃：原子论、元素周期率\n20世纪80年代，用扫描隧道显微镜和原子力显微镜观察原子和分子的排布。原子的直径10－10m化学反应中，只是核外电子运动状态发生变化，使得原子的结合方式有了改变。电子这种微观粒子的运动状态无法用经典物理学描述，导致了量子力学诞生。光电效应，原子光谱量子力学的基础：对实物微观粒子的波粒二象性的认识\n（2）G.P.汤姆逊（1927年）电子通过金属多晶薄膜的衍射实验.1929年德布洛意获诺贝尔物理奖。1937年戴维逊与G.P.汤姆逊获诺贝尔物理奖。\n实物微观粒子的波粒二象性微观粒子的波性和粒子性与经典物理学中的有区别：1）电子波是“概率波”波的强度与电子出现的概率成正比。2）电子没有固定的运动轨迹只有电子出现概率的分布规律P117图\n一、单电子波函数与原子轨道本节不讨论薛定谔方程的求解过程，只是对解薛定谔方程中引入的三个量子数（n,l,m）的意义作必要的探讨。1926年，奥地利物理学家薛定谔(E.Schroding)提出了氢原子体系的电子运动方程：Ψ物理意义：描述原子中电子运动状态的数学函数式，又称为原子轨道。通常用ψ(x,y,z)表示。ψ2代表空间某点电子出现的概率——概率密度。（原子轨道）—波函数\n1电子云反映电子在空间某位置上单位体积内出现的几率大小。用波函数的平方(ψ2)来描述。电子云电子云是电子在空间几率密度分布的形象化图示。通常用小黑点的疏密来表示。几率密度\n电子云与原子轨道的角度分布图区别:s轨道球形p轨道哑铃形d轨道有两种形状\n电子云与原子轨道的角度分布图区别:\n2.量子数无外加磁场时，n、l相同的原子轨道能量相同。称为等价轨道，如ψ(2,1,0),ψ(2,1,1),ψ(2,1,-1)主量子数角量子数磁量子数n=1，2，3，.....∞l=0，1，2，n-1m=0，±1，±2，±lψ(n，l，m)表示一个原子轨道原子核外电子的一种轨道运动状态\n(n,l,m,ms)可全面描述核外电子的运动状态主量子数(n)：代表电子离核的平均距离电子层角量子数(l)：反映原子轨道的形状。电子亚层0s1p2d3f磁量子数(m)：反映原子轨道的空间取向。自旋量子数(ms)：表征电子的自旋状态，取值：量子数的物理意义通常用：“”或“”表示。\n22（4）32（9）42（16）总数n21K2L3M4N5O6P7QnmlΨ00010120123sspspdspdf00,±100,±10,±100,±1,±20,±1,±2,±30,±1,±2ψ(1.0.0)ψ(2.0.0)轨道数名称1s2s3s4s2p3p4p3d4d4f131113557312l+1氢原子轨道与三个量子数的关系\n二、多电子原子结构和元素周期表多电子原子的波函数和单电子原子的有相似的形式，也用n,l,m三个量子数来描述多电子原子的状态应当用所有电子运动状态的总和来描述——核外电子排布\n氢原子的轨道能级由主量子数n原子轨道的能级由低到高的顺序：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p多电子原子轨道的能级由主量子数n决定。共同决定。和角量子数l1.原子轨道的能级P129图\n1s2s3s4s5s6s2p3p4p5p6(6s，4f，5d，6p)5(5s，4d，5p)4(4s，3d，4p)3(3s，3p)2(2s，2p)1(1s)6p3d4d5d4f鲍林近似能级图能级组\n规律（1）n相同：E(s)