奧賽原子結(jié)構(gòu)課件

原子結(jié)構(gòu)初賽基本要求核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài):

用s、p、d等來表示基態(tài)構(gòu)型（包括中性原子、正離子和負(fù)離子）核外電子排布。電離能、電子親合能、電負(fù)性。

復(fù)賽基本要求四個(gè)量子數(shù)的物理意義及取值。單電子原子軌道能量的計(jì)算。s、p、d原子軌道圖像。精選課件原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)示意圖核外電子的排布電子到底在原子核外是如何運(yùn)動(dòng)的，核外電子的能量是否一致呢，電子的運(yùn)動(dòng)軌道及其空間伸展方向又是如何呢？精選課件一量子數(shù)為了合理的解釋電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而引入的參數(shù)1.主量子數(shù)n①用來描述原子中電子出現(xiàn)的幾率最大區(qū)域離核的遠(yuǎn)近(決定電子層數(shù)的）n=1,2,3,4,5,6……正整數(shù)對(duì)應(yīng)K,L,M,N,O,P……電子層②決定電子能量高低的重要因素對(duì)單電子或者離子來說：=—13.6n2evn越大，En也越大精選課件n越大電子的能量越高，只有在原子軌道相同的條件下，才是正確的2.角量子數(shù)l①表示原子軌道的形狀

l=0，1，2，3,4……,(n－1)對(duì)應(yīng)著s，p,d,f,g…...電子亞層球形啞鈴形花瓣形原子軌道:表示原子中一個(gè)電子的可能的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)精選課件S球形P啞鈴形D花瓣形精選課件如：n=1，l=0；n=2，2s亞層2p亞層n=3,l=0,1,2；3s亞層

3p亞層3d亞層

n=4，l=0,1,2,3；4s,4p,4d,4f亞層對(duì)于單電子體系的氫原子或類氫離子來說，各種狀態(tài)的電子能量只與n有關(guān)如果n不同，l相同時(shí)，其能量關(guān)系為：E1sE2sE3sE4s

<

<

<如果n相同，l不同時(shí)，其能量關(guān)系為：EnsEnpEndEnf===1s亞層l=0,1；角量子數(shù)l與多電子原子中的電子的能量有關(guān)②精選課件3.磁量子數(shù)m決定原子軌道的空間伸展方向m=0，±1,±2，±3……±ll=0，m=0，s軌道為球形，只一個(gè)取向；共有2l+1個(gè)值l=1，m=0,±1，代表pz,px和py3個(gè)軌道；l=2，m=0,±1,±2，代表d亞層有5個(gè)取向的軌道：磁量子數(shù)m與電子的能量無關(guān)精選課件n,l,m

一定，軌道也確定

0123…軌道

spdf…例如:n=2，

l=0，m=0，2s

n=3，l=1，m=0，3pz

n=3，l=2，

m=0，3dz2精選課件n主層l亞層m原子軌道1K01s01s2L012s2p00,±12s2pz,2px,2py3M0123s3p3d00,±10,±1,±23s3pz,3px,3py4N01234s4p4d4f00,±10,±1,±20,±1,±2,±34s4pz,4px,4py……精選課件精選課件3d態(tài)：n=3,l=2,m=0,精選課件4.自旋量子數(shù)

ms電子自旋現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置電子自旋有兩種狀態(tài)，即自旋角動(dòng)量有兩種不同的取向，通常用和表示。ms=1/2,ms=1/2精選課件小結(jié)：

一個(gè)原子軌道可由n,l,m3個(gè)量子數(shù)確定。

一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必須用n,l,m,ms

4個(gè)量子數(shù)描述。n：決定電子云的大小l：決定電子云的形狀m：決定電子云的伸展方向精選課件

2多電子原子結(jié)構(gòu)

2.1多電子原子軌道能級(jí)2.2核外電子排布精選課件

2.1多電子原子軌道能級(jí)軌道：與氫原子類似，其電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可描述為1s,2s,2px,2py,2pz,3s…能量：與氫原子不同,能量不僅與n有關(guān),

也與l有關(guān);在外加場的作用下,還與m有關(guān)。精選課件1.Pauling近似能級(jí)圖精選課件多電子原子近似能級(jí)圖有如下特點(diǎn)a.近似能級(jí)圖是按原子軌道的能量由低排到高排列的，而不是按原子軌道離核遠(yuǎn)近的順序排列的

能量相近的能級(jí)化為一組，稱為能級(jí)組。7個(gè)能級(jí)組，按1，2，3…….順序能量依次遞增，能級(jí)組間能量差較大，而能級(jí)組內(nèi)各能級(jí)間的能級(jí)差較小。1s第一能級(jí)組

2s,2p第二能級(jí)組3s,3p,3d第三能級(jí)組4s,3d,4p第四能級(jí)組5s,4d,5p第五能級(jí)組6s,4f,5d,6p第六能級(jí)組7s,5f,6d,7p第七能級(jí)組精選課件b.在近似能級(jí)圖中每個(gè)小圓圈代表一個(gè)原子軌道，一個(gè)原子軌道最多只能容納兩個(gè)電子S分層（亞層）中有一個(gè)圓圈，只有一個(gè)原子軌道，p分層中有三個(gè)圓圈，表示此分子三個(gè)原子軌道。量子力學(xué)中：把能量相同的狀態(tài)叫做簡并狀態(tài)把能量相同的軌道叫做簡并軌道相同能量的軌道數(shù)目稱為簡并度所以P軌道是三重簡并的，d軌道是五重簡并的,f軌道是七重簡并的c.角量字?jǐn)?shù)l相同的能級(jí)，其能量次序由主量子數(shù)n決定的，n越大能量越高。

E1s

＜E2s

＜E3s

＜E4s……精選課件d.主量子數(shù)n相同，角量字?jǐn)?shù)l不同的能級(jí)，其能量次序隨l的的增大而升高。

Ens

＜Enp

＜End

＜Enf……“能級(jí)分裂”e.主量子數(shù)n和角量字?jǐn)?shù)l同時(shí)變動(dòng)時(shí)，從圖中看出，能級(jí)的能量次序是比較復(fù)雜的

E4s

＜E3d

＜E4p……“能級(jí)交錯(cuò)”。精選課件2.2核外電子排布核外電子分布三規(guī)則：最低能量原理

電子在核外排列應(yīng)盡先分布在低能級(jí)軌道上,使整個(gè)原子系統(tǒng)能量最低。

Pauli（保里）不相容原理在同一原子中沒有四個(gè)量子數(shù)完全對(duì)應(yīng)相同的電子，或者說在同一個(gè)原子中沒有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子。如：n=1,l=0,m=0,ms=1/2n=1,l=0,m=0,ms=1/2自旋方式不同a.每一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子只能有一個(gè)b.由于每一個(gè)原子軌道包括兩種兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以每一個(gè)原子軌道中最多只能兩個(gè)自旋不同的電子。精選課件c.因?yàn)閟,p,d,f各分層中的原子軌道數(shù)分別為1，3，5，7個(gè)，所以s,p,d,f各分層中分別最多能容納2，6，10，14個(gè)電子。d.每個(gè)電子層中原子軌道的總數(shù)為n2個(gè)，因此，各電子層中電子的最大容量為2n2個(gè)。

Hund

規(guī)則電子分布到能量相同的等價(jià)軌道時(shí)，總是盡先以自旋相同的方向，單獨(dú)占據(jù)能量相同的軌道如：C：Z=61s2s2pFe：

Z=261s22s22p63s23p63d64s21s22s22p2精選課件洪特規(guī)則的特例等價(jià)軌道全充滿，半充滿或全空的狀態(tài)是比較穩(wěn)定的，全充滿，半充滿或全空的結(jié)構(gòu)表示如下：半滿全滿規(guī)則：全滿：p6，d10，f14；半滿：p3，d5，f7；全空：p0，d0，f0。Z=24Z=29

Cu：為了避免電子結(jié)構(gòu)式書寫過長，通常把內(nèi)層電子已達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分寫成“原子實(shí)”并以稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)來表示.精選課件2.基態(tài)原子的核外電子排布

基態(tài)原子的核外電子在各原子軌道上排布順序：1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p……出現(xiàn)d軌道時(shí)，依照ns,(n-1)d,np順序排布；d,f軌道均出現(xiàn)時(shí)，依照ns,(n-2)f,(n-1)d,np順序排布。精選課件幫助記憶圖精選課件練習(xí)Z=11，Na：1s22s22p63s1或[Ne]3s1Z=20Ca：1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2Z=50，Sn：[Kr]5s25p2Z=56，Ba：[Xe]6s2價(jià)電子：最外層電子例如：Sn的價(jià)電子排布式為：5s25p2精選課件元素周期表精選課件元素周期表中的周期周期特點(diǎn)能級(jí)組對(duì)應(yīng)的能級(jí)原子軌道數(shù)元素?cái)?shù)一二三四五六七特短周期短周期短周期長周期長周期特長周期不完全周期12345671s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p144991616288181832應(yīng)有32元素周期表中的七個(gè)周期分別對(duì)應(yīng)7個(gè)能級(jí)組精選課件元素的族

第1，2，13，14，15，16和17列為主族，即,ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA。主族：族序數(shù)=價(jià)電子總數(shù)稀有氣體(He除外)8e－為ⅧA,通常稱為零族，第3~7，11和12列為副族。即,ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB,ⅠB和ⅡB。前5個(gè)副族的價(jià)電子數(shù)=族序數(shù)。

ⅠB,ⅡB——根據(jù)ns軌道上電子數(shù)劃分。第8,9,10列元素稱為Ⅷ族，價(jià)電子排布（n-1)d6-8ns2。精選課件3元素的分區(qū)

元素周期表中價(jià)電子排