基礎(chǔ)化學(xué)：第九章 原子結(jié)構(gòu)(新）

1、第九章第九章第九章物質(zhì)物質(zhì)分子分子原子原子化學(xué)鍵化學(xué)鍵晶體晶體堆積堆積原子核原子核核外電子核外電子物質(zhì)的化學(xué)變化一般只涉及物質(zhì)的化學(xué)變化一般只涉及核外電子核外電子 數(shù)量和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)量和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變的改變?cè)咏Y(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)(atomic structure)(atomic structure)主要是主要是 研究核外電子運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及其排布規(guī)律研究核外電子運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及其排布規(guī)律原 子 結(jié) 構(gòu)量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋多電子原子的結(jié)構(gòu)多電子原子的結(jié)構(gòu)元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表與元素性質(zhì)的周期性第一節(jié)第一節(jié)第一

2、節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性 一一. 氫光譜和氫原子的玻爾氫光譜和氫原子的玻爾（ Bohr ）模型模型1.Rutherford的原子有核模型的原子有核模型（nuclear model） 量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性氫原子的線狀光譜氫原子的線狀光譜（line spectrum）白光散射時(shí)，觀察到可見(jiàn)光區(qū)白光散射時(shí)，觀察到可見(jiàn)光區(qū)的連續(xù)光譜，但的連續(xù)光譜，但H原子受激發(fā)原子受激發(fā)射所得光譜卻是不連續(xù)的線狀射所得光譜卻是不連續(xù)的線狀光譜，在可見(jiàn)光區(qū)有四條譜線光譜，在可見(jiàn)光區(qū)有四條譜線。 量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子

3、力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性 氫光譜實(shí)驗(yàn)表明：氫原子一般情況氫光譜實(shí)驗(yàn)表明：氫原子一般情況下不輻射電磁波，其光譜為線狀光譜。下不輻射電磁波，其光譜為線狀光譜。 為解釋氫光譜，為解釋氫光譜，19131913年玻爾首次將年玻爾首次將能量的量子化能量的量子化( (不連續(xù)不連續(xù)) )概念引入原子結(jié)概念引入原子結(jié)構(gòu)的研究。構(gòu)的研究。19001900年普朗克（年普朗克（Planck)Planck)提出量子理論提出量子理論19051905年愛(ài)因斯坦（年愛(ài)因斯坦（Einstein)Einstein)提出光子論學(xué)提出光子論學(xué) 說(shuō)，確立了說(shuō)，確立了光具有波粒二象性。光具有波粒二象性。量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量

4、子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性1 1、量子化條件（定態(tài)假設(shè)）、量子化條件（定態(tài)假設(shè)）核外電子只能在一定的軌道上運(yùn)動(dòng)核外電子只能在一定的軌道上運(yùn)動(dòng)波爾波爾(Bohr)理論要點(diǎn)理論要點(diǎn)氫原子核外電子只能在一定的軌道上運(yùn)行氫原子核外電子只能在一定的軌道上運(yùn)行+ +軌道軌道定態(tài)定態(tài)能量具有確定值能量具有確定值基態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)能量最低能量最低量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性1 1、定態(tài)假設(shè)、定態(tài)假設(shè)波爾波爾(Bohr)理論要點(diǎn)理論要點(diǎn)2 2、頻率條件（頻率假設(shè)）、頻率條件（頻率假設(shè)）電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸

5、電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸收或放出能量收或放出能量量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性2 2、頻率條件（頻率假設(shè)）、頻率條件（頻率假設(shè)）電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸收或放出能量收或放出能量+ +基態(tài)基態(tài)( (n n) )ground stateground state激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)( (n n) )excited stateexcited state量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性2 2、頻率條件（頻率假設(shè)）、頻率條件（頻率假設(shè)）電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸收或放出能

6、量收或放出能量+ +基態(tài)基態(tài)( (n n) )激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)( (n n) )吸收能量吸收能量量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性2 2、頻率條件（頻率假設(shè)）、頻率條件（頻率假設(shè)）電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸收或放出能量收或放出能量+ +基態(tài)基態(tài)( (n n) )激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)( (n n) )量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性2 2、頻率條件（頻率假設(shè)）、頻率條件（頻率假設(shè)）電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸收或放出能量收或放出能量+ +基態(tài)基態(tài)( (n n) )激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)( (

7、n n) )量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性2 2、頻率條件（頻率假設(shè)）、頻率條件（頻率假設(shè)）電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸收或放出能量收或放出能量+ +基態(tài)基態(tài)( (n n) )激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)( (n n) )量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性2 2、頻率條件（頻率假設(shè)）、頻率條件（頻率假設(shè)）電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸收或放出能量收或放出能量+ +基態(tài)基態(tài)( (n n) )激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)( (n n) )量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性2 2、

8、頻率條件（頻率假設(shè)）、頻率條件（頻率假設(shè)）電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸收或放出能量收或放出能量+ +基態(tài)基態(tài)( (n n) )激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)( (n n) )量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性2 2、頻率條件（頻率假設(shè)）、頻率條件（頻率假設(shè)）電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸收或放出能量收或放出能量+ +E = EnE = En2 2 - En - En1 1 = h = h基態(tài)基態(tài)( (n n) )激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)( (n n) )吸收能量吸收能量量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性

9、2 2、頻率條件（頻率假設(shè)）、頻率條件（頻率假設(shè)）電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸電子由一定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)要吸收或放出能量收或放出能量+ +E =E =EnEn1 1 - En - En2 2= = hh基態(tài)基態(tài)( (n n) )激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)( (n n) )放出能量放出能量量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性3 3、氫原子核外電子能量公式、氫原子核外電子能量公式量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性3 3、氫原子核外電子能量公式、氫原子核外電子能量公式E n = - = - RHn2 2n = 1,2,3, = 1,2,3,量子數(shù)量子數(shù)量子力

10、學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性3 3、氫原子核外電子能量公式、氫原子核外電子能量公式+ +n = 1,2,3, = 1,2,3,n n1 1n n2 2n n3 3量子數(shù)量子數(shù)E n = - = - RHn2 2量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性3 3、氫原子核外電子能量公式、氫原子核外電子能量公式當(dāng)當(dāng)n = 1時(shí)時(shí)E 1 1 = - 2.18= - 2.181010-18 -18 J氫原子基態(tài)的能量為氫原子基態(tài)的能量為 -2.18-2.181010-18 -18 JE n = - = - JRHn2 2量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基

11、礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性 BohrBohr理論的成功之處：理論的成功之處：運(yùn)用了量子化的觀點(diǎn)，可解釋氫原子光譜。運(yùn)用了量子化的觀點(diǎn)，可解釋氫原子光譜。（量子理論由（量子理論由M.PlanckM.Planck于于19001900年提出）年提出） BohrBohr理論的不足之處：理論的不足之處：沒(méi)有完全擺脫經(jīng)典力學(xué)的束縛，無(wú)法沒(méi)有完全擺脫經(jīng)典力學(xué)的束縛，無(wú)法解釋多電子原子光譜。解釋多電子原子光譜。（微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律需用量子力學(xué)處理）（微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律需用量子力學(xué)處理）量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性二、電子的波粒二象性19001900年普朗克（年普朗克（Planck)P

12、lanck)提出量子理論提出量子理論19051905年愛(ài)因斯坦（年愛(ài)因斯坦（Einstein)Einstein)提出光子論學(xué)提出光子論學(xué) 說(shuō)，確立了說(shuō)，確立了光具有波粒二象性。光具有波粒二象性。19241924年德布羅意（年德布羅意（de Broglie)de Broglie)提出提出電子電子等等 微粒微粒具有波粒二象性具有波粒二象性的假設(shè)。的假設(shè)。19271927年戴維思（年戴維思（Davisson)Davisson)和革末和革末( (Germer)Germer) 證實(shí)了證實(shí)了de Broglie de Broglie 假設(shè)。假設(shè)。1 1、物質(zhì)波公式（、物質(zhì)波公式（de Brogliede

13、Broglie關(guān)系式）關(guān)系式）二、電子的波粒二象性二、電子的波粒二象性 wave particle duality量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性 = = - = = -phhmv1 1、物質(zhì)波公式（、物質(zhì)波公式（de Brogliede Broglie關(guān)系式）關(guān)系式）二、電子的波粒二象性二、電子的波粒二象性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性粒子性物理量粒子性物理量（p, , m, , v) )波動(dòng)性物理量波動(dòng)性物理量 （ ) )PlanckPlanck常數(shù)常數(shù) （h ) )= 6.626= 6.6261010- -34 34 Js = =

14、 - = = -phhmv1 1、物質(zhì)波公式（、物質(zhì)波公式（de Brogliede Broglie關(guān)系式）關(guān)系式）二、電子的波粒二象性二、電子的波粒二象性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性 例例9-19-1（1 1）在）在1V1V電壓下，電壓下，電子電子的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度為速度為5.95.910105 5 ms-1-1 ，電子的質(zhì)量為，電子的質(zhì)量為9.1.11010-31 -31 kg，試計(jì)算電子波的波長(zhǎng)。，試計(jì)算電子波的波長(zhǎng)。解：解：量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性解：解： = - = -hmv 例例9-19-1（1 1）在）在1V1V電

15、壓下，電壓下，電子電子的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度為速度為5.95.910105 5 ms-1-1 ，電子的質(zhì)量為，電子的質(zhì)量為9.1.11010-31 -31 kg，試計(jì)算電子波的波長(zhǎng)。，試計(jì)算電子波的波長(zhǎng)。量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性解：解： = - = -hmv= = 6.6266.6261010-34-349.19.11010-31-315.95.910105 5 例例9-19-1（1 1）在）在1V1V電壓下，電壓下，電子電子的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度為速度為5.95.910105 5 ms-1-1 ，電子的質(zhì)量為，電子的質(zhì)量為9.1.11010-31 -31 kg，試計(jì)算

16、電子波的波長(zhǎng)。，試計(jì)算電子波的波長(zhǎng)。量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性解：解： = - = -hmv= = 6.6266.6261010-34-349.19.11010-31-315.95.910105 5= 12= 121010-10-10(m)(m) 例例9-19-1（1 1）在）在1V1V電壓下，電壓下，電子電子的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)速度為速度為5.95.910105 5 ms-1-1 ，電子的質(zhì)量為，電子的質(zhì)量為9.1.11010-31 -31 kg，試計(jì)算電子波的波長(zhǎng)。，試計(jì)算電子波的波長(zhǎng)。= 1200pm= 1200pm量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核

17、外電子運(yùn)動(dòng)特性 例例9-19-1（2 2）質(zhì)量為質(zhì)量為1.01010-8 -8 kg的的沙粒沙粒以以1.01.01010-2-2ms-1-1的速度運(yùn)動(dòng)的速度運(yùn)動(dòng), ,波長(zhǎng)是多少。波長(zhǎng)是多少。解：解：量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性 例例9-19-1（2 2）質(zhì)量為質(zhì)量為1.01010-8 -8 kg的的沙粒沙粒以以1.01.01010-2-2ms-1-1的速度運(yùn)動(dòng)的速度運(yùn)動(dòng), ,波長(zhǎng)是多少。波長(zhǎng)是多少。解：解：= -= -hmv量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性 例例9-19-1（2 2）質(zhì)量為質(zhì)量為1.01010-8 -8 kg的的沙粒沙

18、粒以以1.01.01010-2-2ms-1-1的速度運(yùn)動(dòng)的速度運(yùn)動(dòng), ,波長(zhǎng)是多少？波長(zhǎng)是多少？解：解：= -= -hmv6.6266.6261010-34-341.01.01010-8-81.01.01010-2-2= 6.6= 6.61010-24-24(m)(m)= =說(shuō)明說(shuō)明: :物質(zhì)的質(zhì)量愈大物質(zhì)的質(zhì)量愈大, ,波長(zhǎng)愈小波長(zhǎng)愈小量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性= -= -hmv1 1、物質(zhì)波公式（、物質(zhì)波公式（de Broglie關(guān)系式）關(guān)系式）二、電子的波粒二象性二、電子的波粒二象性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性電子電子=

19、= 1.210-10 (m)沙粒沙粒= = 6.610-24 (m)宏觀物體宏觀物體的波長(zhǎng)，小到難以測(cè)量，以致其的波長(zhǎng)，小到難以測(cè)量，以致其 波動(dòng)性難以察覺(jué)，僅表現(xiàn)出波動(dòng)性難以察覺(jué)，僅表現(xiàn)出粒子性。粒子性。微觀世界粒子微觀世界粒子質(zhì)量小，其波長(zhǎng)不可忽略而質(zhì)量小，其波長(zhǎng)不可忽略而 表現(xiàn)出表現(xiàn)出波動(dòng)性波動(dòng)性。 = 1200pm2 2、電子衍射實(shí)驗(yàn)、電子衍射實(shí)驗(yàn)電子束電子束薄層晶體薄層晶體照像底片照像底片量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性2 2、電子衍射實(shí)驗(yàn)、電子衍射實(shí)驗(yàn)電子束電子束薄層晶體薄層晶體照像底片照像底片電子電子衍射圖衍射圖結(jié)論：電子具有波動(dòng)性結(jié)論：電子具有波動(dòng)性

20、量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性2 2、電子衍射實(shí)驗(yàn)、電子衍射實(shí)驗(yàn)電子束電子束電子電子衍射圖衍射圖 de Brogliede Broglie假設(shè)成立假設(shè)成立量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性3 3、電子衍射圖的意義、電子衍射圖的意義電子波是概率波電子波是概率波 probability waveprobability wave明紋明紋波強(qiáng)度大波強(qiáng)度大電子出現(xiàn)概率大電子出現(xiàn)概率大暗紋暗紋波強(qiáng)度小波強(qiáng)度小電子出現(xiàn)概率小電子出現(xiàn)概率小量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性三、不確定三、不確定原理原理宏觀物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)宏觀物體運(yùn)動(dòng)

21、狀態(tài)可同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)和動(dòng)量可同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)和動(dòng)量有確定的運(yùn)動(dòng)軌道有確定的運(yùn)動(dòng)軌道微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)法同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)和動(dòng)量無(wú)法同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)和動(dòng)量沒(méi)有確定的運(yùn)動(dòng)軌道沒(méi)有確定的運(yùn)動(dòng)軌道量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性HeisenbergHeisenberg不確定不確定關(guān)系式關(guān)系式x 為為x方向坐標(biāo)的方向坐標(biāo)的位置誤差位置誤差px 為為x方向的動(dòng)量方向的動(dòng)量誤差誤差意義：意義：具有波動(dòng)性的粒子沒(méi)有確定運(yùn)動(dòng)軌道，具有波動(dòng)性的粒子沒(méi)有確定運(yùn)動(dòng)軌道， 只能用其在空間某一微區(qū)域可能出現(xiàn)只能用其在空間某一微區(qū)域可能出現(xiàn) 的的概率大小概率大小來(lái)

22、描述它的來(lái)描述它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性量子力學(xué)基礎(chǔ)及核外電子運(yùn)動(dòng)特性例例9-2 電視機(jī)顯像管中運(yùn)動(dòng)的電子，假定電視機(jī)顯像管中運(yùn)動(dòng)的電子，假定加速電壓為加速電壓為1000V，電子運(yùn)動(dòng)速度為，電子運(yùn)動(dòng)速度為107 ms-1 ，電子運(yùn)動(dòng)速度的誤差為，電子運(yùn)動(dòng)速度的誤差為10%，判斷，判斷電子的波動(dòng)性對(duì)熒光屏上成像有無(wú)影響？電子的波動(dòng)性對(duì)熒光屏上成像有無(wú)影響？解：解：6.626 10-34kgm2s-1=5.8 10-11m4 9.1 10-31kg 106 ms-1很小可忽略很小可忽略xh/(4 m v) = 氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋第二節(jié)第二節(jié)第

23、二節(jié)一一. 波函數(shù)及三個(gè)量子數(shù)的物理意義波函數(shù)及三個(gè)量子數(shù)的物理意義1.波函數(shù)波函數(shù) （wave function） 原子中電子具有波動(dòng)性，奧地利物理學(xué)原子中電子具有波動(dòng)性，奧地利物理學(xué)家家Schrdinger導(dǎo)出導(dǎo)出Schrdinger方程，方程方程，方程的解是波函數(shù)的解是波函數(shù) ，用來(lái)描述電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，用來(lái)描述電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.| |2的意義的意義 本身物理意義并不明確，但本身物理意義并不明確，但| |2卻有卻有明確的物理意義。表示在原子核外空間某點(diǎn)明確的物理意義。表示在原子核外空間某點(diǎn)處電子出現(xiàn)的概率密度（處電子出現(xiàn)的概率密度（probability density），即在該點(diǎn)處單位

24、體積中電子出現(xiàn)），即在該點(diǎn)處單位體積中電子出現(xiàn)的概率。的概率。氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋一一. 波函數(shù)及三個(gè)量子數(shù)的物理意義波函數(shù)及三個(gè)量子數(shù)的物理意義3.電子云電子云（electron cloud） 圖形圖形a是基態(tài)氫原子是基態(tài)氫原子|2的立體圖，的立體圖，b是剖面圖。是剖面圖。黑色深的地方概率密度大，淺的地方概率密度黑色深的地方概率密度大，淺的地方概率密度小。概率密度的幾何圖形俗稱電子云。小。概率密度的幾何圖形俗稱電子云。ab氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋一一. 波函數(shù)及三個(gè)量子數(shù)的物理意義波函數(shù)及三個(gè)量子數(shù)的物理意義4.原子軌道原子軌道（atomic orbital） 描述原子中單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

25、的波函數(shù)描述原子中單個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的波函數(shù)常稱作原子軌道。原子軌道僅僅是波函數(shù)的常稱作原子軌道。原子軌道僅僅是波函數(shù)的代名詞，絕無(wú)經(jīng)典力學(xué)中的軌道含義。嚴(yán)格代名詞，絕無(wú)經(jīng)典力學(xué)中的軌道含義。嚴(yán)格地說(shuō)原子軌道在空間是無(wú)限擴(kuò)展的，但一般地說(shuō)原子軌道在空間是無(wú)限擴(kuò)展的，但一般把電子出現(xiàn)概率在把電子出現(xiàn)概率在99%的空間區(qū)域的界面作的空間區(qū)域的界面作為原子軌道的大小。為原子軌道的大小。氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋一、一、波函數(shù)及三個(gè)量子數(shù)的物理意義波函數(shù)及三個(gè)量子數(shù)的物理意義HHe+Li2+核外只有一個(gè)電子核外只有一個(gè)電子可精確求解其可精確求解其SchrodingerSchrodinger方程方程 把直角

26、坐標(biāo)換成球極坐標(biāo)把直角坐標(biāo)換成球極坐標(biāo) SchrodingerSchrodinger方程解方程解出氫原子的函數(shù)出氫原子的函數(shù) n，l，m ( (r,),)及其能量及其能量( (表表9 92)2)氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋一、一、波函數(shù)及三個(gè)量子數(shù)的物理意義波函數(shù)及三個(gè)量子數(shù)的物理意義量子數(shù)量子數(shù)引入三個(gè)取值一定的引入三個(gè)取值一定的參數(shù)參數(shù)薛定諤方程才有薛定諤方程才有合理的解合理的解n，l，m (r,),)代表一個(gè)原子軌道代表一個(gè)原子軌道nlm氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋5 5、三個(gè)量子數(shù)的取值和物理意義、三個(gè)量子數(shù)的取值和物理意義nl物理意義物理意義取值規(guī)律取值規(guī)律決定電子離

27、核的遠(yuǎn)近決定電子離核的遠(yuǎn)近和能量的高低和能量的高低( (電子層數(shù)電子層數(shù)) )1 1、2 2、3 3n決定原子軌道形狀決定原子軌道形狀和能量的高低和能量的高低 ( (能級(jí)或亞層能級(jí)或亞層) ) 0 0、1 1、2 2、3 3( (n-1)1) s s、p p、d d、f f 主量子數(shù)主量子數(shù)軌道角動(dòng)軌道角動(dòng)量量子數(shù)量量子數(shù)氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋5 5、三個(gè)量子數(shù)的取值和物理意義、三個(gè)量子數(shù)的取值和物理意義m物理意義物理意義取值規(guī)律取值規(guī)律決定原子軌道在空決定原子軌道在空間的取向間的取向0 0、1 1、2 2l磁量子數(shù)磁量子數(shù)氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋yxzyxxdxyd

28、z2dx2-y 2氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋6 6、量子數(shù)組合與軌道數(shù)、量子數(shù)組合與軌道數(shù)n l m 同層軌道數(shù)同層軌道數(shù)( (n2) ) 能級(jí)數(shù)能級(jí)數(shù)1 0 011s1s( (或或1,0,01,0,0）2 0 02s1 02pz * *412px ,2py氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋1 12 26 6、量子數(shù)組合與軌道數(shù)、量子數(shù)組合與軌道數(shù)3 0 03s1 03pz * * 92 03dz2 * *3dxy ,3d(x2-y2)n l m 同層軌道數(shù)同層軌道數(shù)( (n2) ) 能級(jí)數(shù)能級(jí)數(shù)13px ,3py13dxz,3dyz2氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋3 3* * 簡(jiǎn)并簡(jiǎn)并

29、( (等價(jià)等價(jià)) )軌道軌道: :能量相同即能級(jí)相同能量相同即能級(jí)相同例例9-3下列各套量子數(shù)中哪些是不可能存在的下列各套量子數(shù)中哪些是不可能存在的 2，0，1 1，1，0 4，0，0氫原子的波函數(shù)二、原子軌道和電子云的角度分布圖二、原子軌道和電子云的角度分布圖 n，l，m (r,)= ,)= Rn, ,l (r) Y l, ,m(,)(,)R函數(shù)函數(shù)角度波函數(shù)角度波函數(shù)波函數(shù)波函數(shù)徑向波函數(shù)徑向波函數(shù)Y函數(shù)函數(shù)氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋角度波函數(shù)角度波函數(shù)Y l, ,m(,)(,)隨隨、方位角的變化作圖方位角的變化作圖原子軌道角度分布圖原子軌道角度分布圖 n，l，m (r,)= ,)= Rn,

30、 ,l (r) Y l, ,m(,)(,)氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋二、二、原子軌道和電子云的角度分布圖原子軌道和電子云的角度分布圖xzs+ +s軌道角度分布圖軌道角度分布圖1 1、s s軌道角度分布圖軌道角度分布圖氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋二、二、原子軌道和電子云的角度分布圖原子軌道和電子云的角度分布圖 s軌道軌道Y函數(shù)函數(shù)Ys = 1/4 = 0.282 代入任何方位角其代入任何方位角其Ys值均為常數(shù)值均為常數(shù)球面分布圖球面分布圖3060135p軌道角度分布圖軌道角度分布圖2 2、p p軌道角度分布圖軌道角度分布圖氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋二、二、原子軌道和電子云的角度分布圖原子軌道和電子云的角

31、度分布圖 pz軌道軌道Y函數(shù)函數(shù)Ypz = 3/4 cos 代入不同的代入不同的角求角求其其Ypz值值雙球面分布圖雙球面分布圖3060 xzpz+ +- -(p162)例例 30。0.423 60。0.244xzs+ +yxxzxzpypxpz+ +- - -+ + +- -S、P原子軌道角度分布剖面圖原子軌道角度分布剖面圖- -+ + + + + +- - - - - -+ +yxzyxxdxydz2dx2-y 2（dyz,dxz）d軌道角度分布剖面圖軌道角度分布剖面圖角度波函數(shù)只與角度波函數(shù)只與l，m有關(guān)有關(guān)，只要，只要l，m相相 同，即使同，即使n不同，其角度分布圖均一樣。不同，其角度分

32、布圖均一樣。原子軌道角度分布圖的原子軌道角度分布圖的正負(fù)號(hào)正負(fù)號(hào)除反映除反映Y函函 數(shù)值的正負(fù)外，也反映電子波的的位相。數(shù)值的正負(fù)外，也反映電子波的的位相。角度波函數(shù)與角度波函數(shù)與 r 無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 n，l，m (r,)= ,)= Rn, ,l (r)Y l, ,m(,)(,)氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋二、二、原子軌道和電子云的角度分布圖原子軌道和電子云的角度分布圖3 3、電子云的角度分布圖、電子云的角度分布圖n，l，m (r,) = Rn,l (r)Y l,m(,)電子云徑向部分電子云徑向部分電子云角度部分電子云角度部分電子云角度分布圖電子云角度分布圖2 22 22 2Y 2l, ,m(,)(

33、,)隨隨、方位角的變化作圖方位角的變化作圖氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋xzs2yxxzxzpy2px2pz2S S、P P軌道電子云的角度分布圖軌道電子云的角度分布圖xxzpypx+ +- - -+ +電子云與原子軌道角度分布圖的比較電子云與原子軌道角度分布圖的比較yyxxzpy2px2yxzyxxd 2xyd 2z2d 2x2-y 2（d 2yz,d 2xz）d d軌道電子云角度分布圖軌道電子云角度分布圖- -+ + + +- - - -+ +zyxxdz2dx2-y 2電子云與原子軌道角度分布圖的比較電子云與原子軌道角度分布圖的比較zyxxd 2z2d 2x2-y 2原子軌道原子軌道圖形形狀圖

34、形形狀角度波函數(shù)角度波函數(shù)2 2電子云電子云Y l,m(,)(,)Y l,m(,)(,)圖形較胖圖形較胖圖形較瘦圖形較瘦正負(fù)情況正負(fù)情況有正負(fù)之分有正負(fù)之分均為正值均為正值兩者圖形相似兩者圖形相似氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋描述電子出現(xiàn)的概率與描述電子出現(xiàn)的概率與r的關(guān)系的關(guān)系三、徑向分布函數(shù)圖三、徑向分布函數(shù)圖氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋1 1、徑向分布函數(shù)、徑向分布函數(shù)D(r) =r2 R2n,l (r)意義：指離核半徑為意義：指離核半徑為r的球面上，微單位的球面上，微單位 厚度為厚度為drdr球殼夾層內(nèi)電子出現(xiàn)的球殼夾層內(nèi)電子出現(xiàn)的概率概率。薄球殼夾層剖面圖薄球殼夾層剖面圖drr 氫原子結(jié)構(gòu)的量

35、子力學(xué)解釋2 2、徑向分布函數(shù)圖、徑向分布函數(shù)圖D(r)對(duì)對(duì)r作圖即得各種狀態(tài)作圖即得各種狀態(tài)電子的徑向分布函數(shù)圖。電子的徑向分布函數(shù)圖。1 2 3 41 2 3 4D(r)r / a01s1s電子的徑向分布函數(shù)圖電子的徑向分布函數(shù)圖氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋1 2 3 41 2 3 4D(r)r / a0(1)(1)在基態(tài)氫原子中電子出現(xiàn)概率在基態(tài)氫原子中電子出現(xiàn)概率 的極大值在的極大值在r = =a0 0(52.9pm)(52.9pm)的球的球 面上。面上。氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋2 2、徑向分布函數(shù)圖（鉆穿效應(yīng)）、徑向分布函數(shù)圖（鉆穿效應(yīng)）徑向分布函數(shù)圖徑向分布函數(shù)圖48121620240

36、.10.20.30.40.51s2s3sD(r)r/a00氫原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)解釋123多電子原子的原子結(jié)構(gòu)多電子原子的原子結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)多電子原子的原子結(jié)構(gòu)多電子原子中，每個(gè)電子都各有其波函多電子原子中，每個(gè)電子都各有其波函 數(shù)數(shù)i i，具體形式取決于具體形式取決于n, ,l, ,m。多電子原子中的各個(gè)原子軌道角度分布多電子原子中的各個(gè)原子軌道角度分布 圖與氫原子相似。圖與氫原子相似。一、多電子原子的能級(jí)一、多電子原子的能級(jí)+ +- - - -吸引吸引排斥排斥屏蔽作用屏蔽作用內(nèi)層對(duì)外層電子內(nèi)層對(duì)外層電子同層電子同層電子外層對(duì)內(nèi)層電子外層對(duì)內(nèi)層電子強(qiáng)強(qiáng)弱弱（可忽略）（可忽略）多電子原子

37、的原子結(jié)構(gòu)一、多電子原子的能級(jí)一、多電子原子的能級(jí)+ +i- - -吸引吸引排斥排斥屏蔽作用屏蔽作用屏蔽常數(shù)屏蔽常數(shù)Z=Z -有效核電荷數(shù)有效核電荷數(shù)核電荷數(shù)核電荷數(shù)多電子原子的原子結(jié)構(gòu)屏蔽常數(shù)屏蔽常數(shù); ;表示其它電子所抵消掉的核電荷表示其它電子所抵消掉的核電荷-Screening constant一、多電子原子的能級(jí)一、多電子原子的能級(jí)+ +- - -吸引吸引排斥排斥屏蔽作用屏蔽作用Z= Z - Ei =2.1810 -18 J(Z -)2 2n2是指其余電子對(duì)電子是指其余電子對(duì)電子 i 的總屏蔽常數(shù)的總屏蔽常數(shù)多電子原子的原子結(jié)構(gòu)i-一一. 多電子原子的能級(jí)多電子原子的能級(jí)1.屏蔽作用（

38、屏蔽作用（screening effect） 外層電子對(duì)內(nèi)層電子，外層電子對(duì)內(nèi)層電子，=0； n-1層電子對(duì)層電子對(duì) n層電子，層電子，=0.85； 更內(nèi)層的電子對(duì)外層電子，更內(nèi)層的電子對(duì)外層電子，=1.00； 同層電子之間，同層電子之間，=0.35； 1s電子之間，電子之間，=0.30。 多電子原子的原子結(jié)構(gòu)一、多電子原子的能級(jí)一、多電子原子的能級(jí) n相同，相同，l不同的能級(jí)順序：不同的能級(jí)順序：EnsEnpEndEnf l相同，相同，n不同的能級(jí)順序：不同的能級(jí)順序：EnsE(n+1)sE(n+2)sE(n+3)s 能級(jí)能級(jí)交錯(cuò)交錯(cuò)：E3dE4s（K、Ca 等等）多電子原子的原子結(jié)構(gòu)多電子

39、原子的原子結(jié)構(gòu)鮑林多電子原子的原子軌道近似能級(jí)順序鮑林多電子原子的原子軌道近似能級(jí)順序: :二、自旋角動(dòng)量量子數(shù)（二、自旋角動(dòng)量量子數(shù)（S) ) 表示電子自旋狀態(tài)的量子數(shù)表示電子自旋狀態(tài)的量子數(shù)多電子原子的原子結(jié)構(gòu)二、自旋角動(dòng)量量子數(shù)（二、自旋角動(dòng)量量子數(shù)（s) ) 表示電子自旋狀態(tài)的量子數(shù)表示電子自旋狀態(tài)的量子數(shù)取值：取值：+ + 、- - （或（或和和）特點(diǎn)：與特點(diǎn)：與n、l、m無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)1212自旋平行自旋平行 自旋反平行自旋反平行多電子原子的原子結(jié)構(gòu)描述原子軌道：描述原子軌道： n、l、m哪個(gè)電子層哪個(gè)軌道哪個(gè)取向哪個(gè)電子層哪個(gè)軌道哪個(gè)取向描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)： n、l、m

40、、 s在某個(gè)電子層某個(gè)取向的某個(gè)軌道上在某個(gè)電子層某個(gè)取向的某個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)的電子的自旋方向運(yùn)動(dòng)的電子的自旋方向多電子原子的原子結(jié)構(gòu)例例9-4用四個(gè)量子數(shù)表示用四個(gè)量子數(shù)表示2p1電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 2，1，0，+ +1/2或或-1/2 2，1，1， +1/2或或-1/22，1，-1，+1/2或或-1/2 多電子原子的原子結(jié)構(gòu)例例9-59-5 已知基態(tài)已知基態(tài)NaNa原子的價(jià)電子處于最原子的價(jià)電子處于最外層的外層的S S 軌道，試描述它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。軌道，試描述它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3 3、0 0、0 0、1/2(1/2(或或-1/2)-1/2)解：解：3S軌道的軌道的n=3，l=0 ，m=0它

41、的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表示：它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表示：多電子原子的原子結(jié)構(gòu)二、原子的電子組態(tài)二、原子的電子組態(tài) Pauli不相容原理：不相容原理：在一個(gè)原子中不可能有在一個(gè)原子中不可能有四個(gè)量子數(shù)四個(gè)量子數(shù)完全完全相同的兩個(gè)電子存在。相同的兩個(gè)電子存在。 推論推論: 在一個(gè)原子軌道上最多只能容納兩個(gè)自旋在一個(gè)原子軌道上最多只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子，每個(gè)電子層最多容納的電子數(shù)方向相反的電子，每個(gè)電子層最多容納的電子數(shù)=2n2 多電子原子的原子結(jié)構(gòu)例例9-6：2p2電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：2、1、0、+1/2 2、1、 1、+1/2多電子原子的原子結(jié)構(gòu)多電子原子的原子結(jié)構(gòu)二、原子的電子組態(tài)二、原子的電子

42、組態(tài) 能量最低原理能量最低原理：當(dāng)核外電子排布的結(jié)果能使當(dāng)核外電子排布的結(jié)果能使整個(gè)原子的能整個(gè)原子的能量最低量最低，這個(gè)原子才是最穩(wěn)定的基態(tài)原子。，這個(gè)原子才是最穩(wěn)定的基態(tài)原子。基態(tài)原子電子排布時(shí)，總是先占據(jù)能量最低基態(tài)原子電子排布時(shí)，總是先占據(jù)能量最低的軌道。當(dāng)?shù)湍芰寇壍勒紳M后，才排入高能的軌道。當(dāng)?shù)湍芰寇壍勒紳M后，才排入高能量的軌道，以使整個(gè)原子能量最低。量的軌道，以使整個(gè)原子能量最低。多電子原子的原子結(jié)構(gòu)1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p4f3d4d5d6d5f基態(tài)原子中電子填充順序圖基態(tài)原子中電子填充順序圖多電子原子的原子結(jié)構(gòu)1s2s3s4s5s6s7s2p3p4p5p

43、6p4f3d4d5d6d5f2222Ti的的電子填充順序：電子填充順序：1 1s2 2 2 2s2 2 2 2p6 6 3 3s2 2 3 3p6 6 4 4s2 2 3 3d2 22222Ti的的電子排布式：電子排布式：1 1s2 2 2 2s2 2 2 2p6 6 3 3s2 2 3 3p6 6 3 3d2 2 4 4s2 2 Hund規(guī)則規(guī)則：Hund s rule在簡(jiǎn)并軌道中，電子盡可能分占不同的軌在簡(jiǎn)并軌道中，電子盡可能分占不同的軌道，且自旋平行。道，且自旋平行。例例9-7: 6 C多電子原子的原子結(jié)構(gòu)二、原子的電子組態(tài)二、原子的電子組態(tài) Hund規(guī)則規(guī)則：在簡(jiǎn)并軌道中，電子盡可能分

44、占不同的軌在簡(jiǎn)并軌道中，電子盡可能分占不同的軌道，且自旋平行。道，且自旋平行。例例9-7: 6 C1 1s2 2s2 2p多電子原子的原子結(jié)構(gòu)二、核外電子排布的規(guī)律二、核外電子排布的規(guī)律 Hund規(guī)則規(guī)則：在簡(jiǎn)并軌道中，電子盡可能分占不同的軌在簡(jiǎn)并軌道中，電子盡可能分占不同的軌道，且自旋平行。道，且自旋平行。例例9-7: 6 C1 1s2 2s2 2p多電子原子的原子結(jié)構(gòu)二、核外電子排布的規(guī)律二、核外電子排布的規(guī)律碳原子的碳原子的6個(gè)核外電子的排布方式個(gè)核外電子的排布方式：1s2 2s22p2不可能不可能多電子原子的原子結(jié)構(gòu) Hund規(guī)則規(guī)則：在簡(jiǎn)并軌道中，電子盡可能分占不同的軌在簡(jiǎn)并軌道中，

45、電子盡可能分占不同的軌道，且自旋平行。道，且自旋平行。例例9-8: 7 N多電子原子的原子結(jié)構(gòu)二、核外電子排布的規(guī)律二、核外電子排布的規(guī)律 Hund規(guī)則規(guī)則：在簡(jiǎn)并軌道中，電子盡可能分占不同的軌在簡(jiǎn)并軌道中，電子盡可能分占不同的軌道，且自旋平行。道，且自旋平行。例例9-8: 7 N1 1s2 2s2 2p多電子原子的原子結(jié)構(gòu)二、核外電子排布的規(guī)律二、核外電子排布的規(guī)律氮原子的氮原子的7個(gè)核外電子運(yùn)動(dòng)于各自的原子軌道中：個(gè)核外電子運(yùn)動(dòng)于各自的原子軌道中：1s2 2s22p3不可能不可能多電子原子的原子結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)并軌道簡(jiǎn)并軌道全充滿全充滿（s2、p6 、d10 、 f14 ) 半充滿半充滿 (s1、

46、p3 、d5、 f7 ) 全空全空 (s0、p0 、d 0、f 0) 其能量較低其能量較低E(3(3d5 5 4 4s1 1) ) E(3(3d4 4 4 4s2 2) )E(3(3d10104 4s1 1) ) E(3(3d9 9 4 4s2 2) )Cr(24)Cu(29)多電子原子的原子結(jié)構(gòu)二、原子的電子組態(tài)二、原子的電子組態(tài) 核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)(按電子層順序按電子層順序)2626Fe: : 1 1s2 2 2 2s2 2 2 2p6 6 3 3s2 2 3 3p6 6 3 3d6 6 4 4s2 2可簡(jiǎn)寫(xiě)為：可簡(jiǎn)寫(xiě)為： Ar33d6 6 4 4s2 2原子芯原子芯

47、(atomic kernel)(atomic kernel)多電子原子的原子結(jié)構(gòu)二、原子的電子組態(tài)二、原子的電子組態(tài) 核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)核外電子排布式的書(shū)寫(xiě)(按電子層順序按電子層順序) 2626Fe: 1: 1s2 2 2 2s2 2 2 2p6 6 3 3s2 2 3 3p6 6 3 3d6 6 4 4s2 2多電子原子的原子結(jié)構(gòu)注意注意: 離子的電子排布式的書(shū)寫(xiě)離子的電子排布式的書(shū)寫(xiě)Fe2+: : Ar33d6 64 4s0 0 ( (失去失去4S4S上的的兩個(gè)電子上的的兩個(gè)電子) )Fe3+: : Ar33d5 54 4s0 0 ( (失去失去4S4S上的上的2 2個(gè)電子個(gè)電子 再失去

48、再失去3d3d上的上的1 1個(gè)電子個(gè)電子) )二、原子的電子組態(tài)二、原子的電子組態(tài)元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表與元素性質(zhì)的周期性第四節(jié)第四節(jié)第四節(jié)一、原子的電子組態(tài)與元素周期表一、原子的電子組態(tài)與元素周期表117117種元素種元素元素周期律元素周期律元素周期表元素周期表7 7個(gè)周期個(gè)周期1616個(gè)族個(gè)族5 5個(gè)區(qū)個(gè)區(qū)3 3個(gè)短周期個(gè)短周期4 4個(gè)長(zhǎng)周期個(gè)長(zhǎng)周期8 8個(gè)主族個(gè)主族8 8個(gè)副族個(gè)副族元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表元素周期表AAAAAA AA AA AA AA0 0BBBBBBBB BBBBBB BB1 12 23 34 45 56 67

49、 7S區(qū)區(qū)d區(qū)區(qū)ds區(qū)區(qū)p區(qū)區(qū)f 區(qū)區(qū)鑭系鑭系錒系錒系( (一一) )、能級(jí)組和元素周期、能級(jí)組和元素周期7 7個(gè)周期個(gè)周期1 13 3為短周期為短周期4 47 7為長(zhǎng)周期為長(zhǎng)周期（n + 0.7 l) )整數(shù)相同者為一個(gè)能級(jí)組整數(shù)相同者為一個(gè)能級(jí)組7 7個(gè)能級(jí)組個(gè)能級(jí)組一、原子的電子組態(tài)與元素周期表一、原子的電子組態(tài)與元素周期表元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表與元素性質(zhì)的周期性表表9-4 能級(jí)組與周期的關(guān)系能級(jí)組與周期的關(guān)系 周期數(shù)和周期數(shù)和 周期名稱周期名稱 能級(jí)組內(nèi)各亞層電子填充次能級(jí)組內(nèi)各亞層電子填充次序序 (反映核外電子構(gòu)型的變化反映核外電子構(gòu)型的變化) 1.超短周期超短周期1

50、H2He 2 2.短周期短周期3Li10Ne 82 2s 1-2 1-2 2 2p 1-61-6 3.短周期短周期11Na18Ar 83 3s 1-2 1-2 3 3p1-6 1-6 4.長(zhǎng)周期長(zhǎng)周期19K36Kr 184 4s 1-2 1-2 3 3d 1-10 1-10 4 4p1-6 1-6 5.長(zhǎng)周期長(zhǎng)周期37Rb54Xe 185 5s 1-2 1-2 4 4d 1-10 1-10 5 5p 1-61-6 6.超長(zhǎng)周期超長(zhǎng)周期55Cs86Rn 326 6s1-2 1-2 4 4f 1-14 1-14 5 5d1-101-10 6 6p1-61-6 7.未完周期未完周期87Fr未完未完7

51、 7s 1-2 1-2 5 5f 1-14 1-14 6d6d1-7 1-7 能級(jí)組能級(jí)組起止元素起止元素元素個(gè)數(shù)元素個(gè)數(shù)1 1s2 2( (二二) ) 價(jià)層電子組態(tài)與族價(jià)層電子組態(tài)與族1616個(gè)族個(gè)族主族主族(A(A族族) )：AAAA副族副族(B(B族族) )：BBBB族族(或或B)零族或零族或(A)(A)一、原子的電子組態(tài)與元素周期表一、原子的電子組態(tài)與元素周期表元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表與元素性質(zhì)的周期性 主族價(jià)層電子組態(tài)的特點(diǎn)：主族價(jià)層電子組態(tài)的特點(diǎn)： 最外層電子組態(tài)為最外層電子組態(tài)為ns1 、ns2或或ns2 np16最外層電子的總數(shù)等于族數(shù)最外層電子的總數(shù)等于族數(shù)例：

52、例：13Al 最外層電子構(gòu)型最外層電子構(gòu)型3s23p1（A組組） 零族元素零族元素: :稀有氣體稀有氣體, ,最外層已填滿最外層已填滿, ,呈穩(wěn)定結(jié)構(gòu)呈穩(wěn)定結(jié)構(gòu)例：例：18Ar 最外層電子構(gòu)型最外層電子構(gòu)型3s23p6( (二二) ) 價(jià)層電子組態(tài)與族價(jià)層電子組態(tài)與族最后一個(gè)電子填入最后一個(gè)電子填入(n(n1)1)d或或(n(n2)2)f 軌道上軌道上價(jià)層電子組態(tài)包括最外層、次外層和價(jià)層電子組態(tài)包括最外層、次外層和 外數(shù)第三層。外數(shù)第三層。s1s2d 1d 10f 1f 14副族價(jià)層電子組態(tài)的特點(diǎn)：副族價(jià)層電子組態(tài)的特點(diǎn)：25Mn價(jià)層電子構(gòu)型價(jià)層電子構(gòu)型: 3 3d5 5 4 4s2 2 92

53、U 價(jià)層電子構(gòu)型價(jià)層電子構(gòu)型: 5f3 6 6d1 1 7 7s2 2 ( (二二) ) 價(jià)層電子組態(tài)與族價(jià)層電子組態(tài)與族元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表與元素性質(zhì)的周期性副族價(jià)層電子組態(tài)的特點(diǎn)：副族價(jià)層電子組態(tài)的特點(diǎn)：最后一個(gè)電子填入最后一個(gè)電子填入(n(n1)1)d或或(n(n2)2)f 亞層上亞層上價(jià)層電子組態(tài)包括最外層、次外層和價(jià)層電子組態(tài)包括最外層、次外層和 外數(shù)第三層。外數(shù)第三層。族數(shù)與價(jià)層電子數(shù)的關(guān)系族數(shù)與價(jià)層電子數(shù)的關(guān)系( (二二) ) 價(jià)層電子組態(tài)與族價(jià)層電子組態(tài)與族元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表與元素性質(zhì)的周期性( (n-1)-1)d電子電子全全充滿充滿的的元

54、素元素( (BB、B)B)族數(shù)族數(shù) = = ns電子數(shù)電子數(shù)48Cd : Kr 4d 10 5s 2B B 族族族數(shù)與價(jià)層電子數(shù)的關(guān)系族數(shù)與價(jià)層電子數(shù)的關(guān)系副族價(jià)層電子組態(tài)的特點(diǎn)：副族價(jià)層電子組態(tài)的特點(diǎn)：( (二二) ) 價(jià)層電子組態(tài)與族價(jià)層電子組態(tài)與族元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表與元素性質(zhì)的周期性族數(shù)族數(shù) = (= (n-1)-1)d + + ns電子數(shù)電子數(shù)( (n-1)-1)d電子電子數(shù)數(shù)5的的元素元素( (B B B)B)25Mn: 1: 1s2 2 2 2s2 2 2 2p6 6 3 3s2 2 3 3p6 6 3 3d5 5 4 4s2 2 B B 族族( (n-1)-1

55、)d電子電子已充滿已充滿的的元素元素( (B B B)B)族數(shù)族數(shù) = = ns電子數(shù)電子數(shù)族數(shù)與價(jià)層電子數(shù)的關(guān)系族數(shù)與價(jià)層電子數(shù)的關(guān)系價(jià)層電子構(gòu)型價(jià)層電子構(gòu)型: 3 3d5 5 4 4s2 2 副族價(jià)層電子組態(tài)的特點(diǎn)：副族價(jià)層電子組態(tài)的特點(diǎn)：( (二二) ) 價(jià)層電子組態(tài)與族價(jià)層電子組態(tài)與族B族族:外層電子構(gòu)型外層電子構(gòu)型: (n1)d6-9 ns1-2 1. 周期表中間，三個(gè)縱列周期表中間，三個(gè)縱列2. 多數(shù)元素在化學(xué)反應(yīng)中價(jià)數(shù)不等于族數(shù)多數(shù)元素在化學(xué)反應(yīng)中價(jià)數(shù)不等于族數(shù) Fe Co Ni Pd3d6 4s2 3d7 4s2 3d8 4s2 4d10 ( (二二) ) 價(jià)層電子組態(tài)與族價(jià)層

56、電子組態(tài)與族元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表與元素性質(zhì)的周期性( (三三) )、元素分區(qū)、元素分區(qū)原子的電子組態(tài)與元素周期表原子的電子組態(tài)與元素周期表一、原子的電子組態(tài)與元素周期表一、原子的電子組態(tài)與元素周期表周期表中元素的分區(qū)周期表中元素的分區(qū)AAAAAA AAAA AA AA0 0BBBB BB BB BBBBB BB1 12 23 34 45 56 67 7S區(qū)區(qū)d區(qū)區(qū)ds區(qū)區(qū)p區(qū)區(qū)f 區(qū)區(qū)鑭系鑭系錒系錒系(n-1)d0ns1 12 2(n-1)d1 19 9 ns1 12 2或或(n-1)d10 ns0(n-1)d1010ns1 12 2(n-1)d10 ns2 2 np1 16

57、 6(n-2)f 0 014 14 (n-1)d0 02 2ns2 2 例例9-9:9-9:已知某元素位于第五周期已知某元素位于第五周期AA族族, ,寫(xiě)出寫(xiě)出: : 電子排布式；原子序數(shù)；價(jià)層電子電子排布式；原子序數(shù)；價(jià)層電子 組態(tài)；區(qū)；未成對(duì)電子數(shù)目。組態(tài)；區(qū)；未成對(duì)電子數(shù)目。解解: : 電子排布式電子排布式1 1s2 2 2 2s2 2 2 2p6 6 3 3s2 2 3 3p6 6 3 3d10 10 4 4s2 2 4 4p6 6 4 4d10 10 5 5s2 2 5 5p5 5Kr4Kr4d10105 5s2 2 5 5p5 5原子序數(shù)原子序數(shù) = 2+8+18+18+7 = 53= 2+8+18+18+7 = 53價(jià)層電子組態(tài)：價(jià)層電子組態(tài)： 5 5s2 2 5 5p5 5p區(qū)區(qū)元素周期表與元素性質(zhì)的周期性元素周期表與元素性質(zhì)的周期性例例9-9:9-9: