第二節(jié)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述

1、第第 二二 節(jié)節(jié)核核 外外 電電 子子 的的 運(yùn)運(yùn) 動(dòng)動(dòng) 狀狀 態(tài)態(tài)一、核外電子運(yùn)動(dòng)特征一、核外電子運(yùn)動(dòng)特征（二）（二）電子的波粒二象性電子的波粒二象性（三）（三）測不準(zhǔn)關(guān)系測不準(zhǔn)關(guān)系 x . ph x 為確定粒子位置時(shí)的測不準(zhǔn)量，為確定粒子位置時(shí)的測不準(zhǔn)量， p為確定粒子動(dòng)量時(shí)的為確定粒子動(dòng)量時(shí)的測不準(zhǔn)量，測不準(zhǔn)量， h為普朗克常數(shù)。為普朗克常數(shù)。 （一）（一）能量的量子化能量的量子化原子核外電子吸收或發(fā)射能量，是不連原子核外電子吸收或發(fā)射能量，是不連續(xù)的，這種不連續(xù)的吸收或發(fā)射能量的過程叫做能量的量子化。續(xù)的，這種不連續(xù)的吸收或發(fā)射能量的過程叫做能量的量子化。（一）電子云（一）電子云定義：

2、定義：電子在原子核外一定空間運(yùn)動(dòng)，其統(tǒng)計(jì)圖像猶如帶負(fù)電子在原子核外一定空間運(yùn)動(dòng)，其統(tǒng)計(jì)圖像猶如帶負(fù)電荷的云霧籠罩在原子核周圍，形象地稱之為電子云。電荷的云霧籠罩在原子核周圍，形象地稱之為電子云。說明：說明：電子云為一個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，一個(gè)小黑點(diǎn)表示某一瞬間電子曾在電子云為一個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，一個(gè)小黑點(diǎn)表示某一瞬間電子曾在此出現(xiàn)過。此出現(xiàn)過。電子云是電子在空間出現(xiàn)的概率密度分布的形象化表示。電子云是電子在空間出現(xiàn)的概率密度分布的形象化表示。二、核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述二、核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述電子云界面圖：電子云界面圖：將電子出現(xiàn)概率相等的各點(diǎn)聯(lián)將電子出現(xiàn)概率相等的各點(diǎn)聯(lián)結(jié)成一個(gè)曲面，如果在某一個(gè)曲面內(nèi)電子出

3、現(xiàn)結(jié)成一個(gè)曲面，如果在某一個(gè)曲面內(nèi)電子出現(xiàn)的總概率達(dá)到的總概率達(dá)到95%95%以上，則這個(gè)曲面就成為電以上，則這個(gè)曲面就成為電子云的界面圖。子云的界面圖。原子軌道：原子軌道：把在一定電子層上，具有一定形狀把在一定電子層上，具有一定形狀和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間稱為一個(gè)原和伸展方向的電子云所占據(jù)的空間稱為一個(gè)原子軌道。子軌道。二、核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述二、核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述（二）核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述（二）核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述1. 1. 主量子數(shù)（主量子數(shù)（n n）電子層電子層描述電子所屬電子層離核遠(yuǎn)近的參數(shù)描述電子所屬電子層離核遠(yuǎn)近的參數(shù)。n n 越大，電越大，電子運(yùn)動(dòng)區(qū)域離核越遠(yuǎn)；

4、子運(yùn)動(dòng)區(qū)域離核越遠(yuǎn)；n n越小，電子運(yùn)動(dòng)區(qū)域離核越近。越小，電子運(yùn)動(dòng)區(qū)域離核越近。主量子數(shù)主量子數(shù)(n)(n) 1234567電子層符號電子層符號KLMNOPQ電子層能量：電子層能量：KLM NOPQ n n也是決定電子能量的主要因素也是決定電子能量的主要因素取值：取值：1,2,31,2,3,為自然數(shù)為自然數(shù)（二）（二）角量子數(shù)（角量子數(shù)（ l ）電子亞層電子亞層或能級或能級描述原子軌道形狀的參數(shù)描述原子軌道形狀的參數(shù)取值：取值：0,1,2,3,0,1,2,3, ( ( n-1)n-1)，有，有n n個(gè)。個(gè)。同一電子層中原子軌道的能量：同一電子層中原子軌道的能量： E ns E np E nd

5、 E nf多電子體系由多電子體系由n n和和l共同決定共同決定( (通過通過E=n+0.7E=n+0.7l近似計(jì)算）近似計(jì)算） 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4s角量子數(shù)角量子數(shù)l電子亞層符號電子亞層符號原子軌道形狀原子軌道形狀pdfg球形無柄啞鈴形 花瓣形形狀復(fù)雜角量子數(shù)是決定電子能量的次要因素角量子數(shù)是決定電子能量的次要因素4s 4p 4d 4f3s 3p 3d 2s 2p1s原子軌道原子軌道符號符號s p d f s p d s ps電子亞層電子亞層符號符號0 1 2 30 1 2 0 10l4321n主量子數(shù)、角量子數(shù)的關(guān)系及原子軌道的表示方法主量子數(shù)、角量子數(shù)的關(guān)系及原子軌道的

6、表示方法一個(gè)電子層中所含的電子亞層的數(shù)目等于主量子數(shù)一個(gè)電子層中所含的電子亞層的數(shù)目等于主量子數(shù)n。（三）（三） 磁量子數(shù)（磁量子數(shù)（m m）-電子云的伸展方向電子云的伸展方向描述電子云（或原子軌道）在空間伸展方向的參數(shù)，描述電子云（或原子軌道）在空間伸展方向的參數(shù)，不影響電子能量。不影響電子能量。取值：取值：為為0, 0, 1, 1, 2 2l, ,共共 2 2l+1 +1 個(gè)。每個(gè)取個(gè)。每個(gè)取值代表電子云的一個(gè)伸展方向，即一個(gè)原子軌道。值代表電子云的一個(gè)伸展方向，即一個(gè)原子軌道。 磁量子數(shù)磁量子數(shù)m的取值范圍的取值范圍lm 伸展方向數(shù)（伸展方向數(shù)（軌道數(shù)）軌道數(shù)）（2l+1） 0(s) 1

7、(p) 2(d) 3(f) 0 1 0 1 2 1 0 1 23 2 1 0 1 2 3 1357n n，l l值相同值相同的原子軌道稱為等價(jià)軌道或簡并軌道的原子軌道稱為等價(jià)軌道或簡并軌道簡并軌道能量相同簡并軌道能量相同同一亞層的同一亞層的3 3個(gè)個(gè)p p軌道，軌道，5 5個(gè)個(gè)d d軌道，軌道，7 7個(gè)個(gè)f f軌道都分別屬于簡并軌道都分別屬于簡并軌道軌道等價(jià)軌道（簡并軌道）等價(jià)軌道（簡并軌道）n：0的自然數(shù)；的自然數(shù)；l：0 l n-1的自然數(shù)，即的自然數(shù)，即0，1，2 n-1m： l m l， 即即0，1，2 l。n n、l、m m 的取值規(guī)則：的取值規(guī)則：n n、l、m m的每一合理組合都

8、確定了一個(gè)原子軌道，其中的每一合理組合都確定了一個(gè)原子軌道，其中l(wèi)n n決定原子所在的電子層決定原子所在的電子層， ll確確定原子軌道的形狀定原子軌道的形狀，lm m確定原子軌道的空間伸展方向確定原子軌道的空間伸展方向。ln n和和l共同決定原子軌道的能量（氫原子除外）共同決定原子軌道的能量（氫原子除外） 取值取值: ms +1/2，-1/2 （四）自旋量子數(shù)（四）自旋量子數(shù)m ms s描述電子自旋狀態(tài)的參數(shù)描述電子自旋狀態(tài)的參數(shù)，每個(gè)每個(gè)ms值表示電子的一種自旋方向。符號用值表示電子的一種自旋方向。符號用“”和和“”表示表示每個(gè)原子軌道最多能容納每個(gè)原子軌道最多能容納 2 個(gè)自旋相反的電子。

9、個(gè)自旋相反的電子。 n、l、m 、ms四個(gè)量子數(shù)確定后，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也就確四個(gè)量子數(shù)確定后，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也就確定了。定了。四個(gè)量子數(shù)與四個(gè)量子數(shù)與 電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的關(guān)系關(guān)系主量子數(shù)主量子數(shù) n 1 2 3 4(電子層電子層) K L M N l(軌道種類軌道種類)m 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 2 2 2 3亞層軌道數(shù)亞層軌道數(shù) 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7(2l +1)電子層軌道數(shù)電子層軌道數(shù)n2 1 4 9 16電子層最多電子層最多容納電子數(shù)容納電子數(shù)2n2 2 8 18 320 100 1 20 1 2 3s p d fs p ds ps00

10、0000三、原子軌道能級圖三、原子軌道能級圖（一）多電子原子軌道的能級（一）多電子原子軌道的能級1.1.能級能級：每一個(gè)亞層看作一個(gè)能級（有自己確定的能量每一個(gè)亞層看作一個(gè)能級（有自己確定的能量E=n+0.7E=n+0.7l）表示方法：電子層序數(shù)表示方法：電子層序數(shù)+ +亞層符號亞層符號例如例如: :1s1s、2s2s、2p2p、3s3s、3p3p、3d3d2.2.能級組能級組定義：定義：在原子軌道能級中，按在原子軌道能級中，按E=n+0.7E=n+0.7l，將將能能級能量的整數(shù)值相同的能級歸為一組，稱為一級能量的整數(shù)值相同的能級歸為一組，稱為一個(gè)能級組。個(gè)能級組。能級組序號：能級組序號：整數(shù)

11、值為整數(shù)值為1 1的稱為第一能級組，的稱為第一能級組，整數(shù)值為整數(shù)值為2 2的稱為第二能級組的稱為第二能級組三、原子軌道能級圖三、原子軌道能級圖3.3.能級圖能級圖 將能級組按照能量由低到高的順序排將能級組按照能量由低到高的順序排列，得到的排列圖稱為能級圖。列，得到的排列圖稱為能級圖。 三、原子軌道能級圖三、原子軌道能級圖每一個(gè)能級組每一個(gè)能級組都是以都是以s s開始開始，以，以p p結(jié)束。結(jié)束。4.4.能級能量高低的比較能級能量高低的比較(1) (1) l相同時(shí)，相同時(shí)，n n愈大，能級能量愈高。愈大，能級能量愈高。 E E1s 1s E E2s 2s E E3s 3s E E4s 4s E E5s 5s E E6s 6s E np nd nfns np nd nf。則軌道的能量順序：。則軌道的能量順序：E Ensns E Enpnp E Endnd E E Ensns概念：概念：離核較遠(yuǎn)的電子可能鉆到離核較近的內(nèi)層空間，離核較遠(yuǎn)的電子可能鉆到離核較近的內(nèi)層空間，從而更靠近原子核的現(xiàn)象稱為從而更靠近原子核的現(xiàn)象稱為“鉆穿效應(yīng)鉆穿效應(yīng)”作用：作用：可以使電子避開其他電子對它的屏蔽作用，使可以使電子避開其他電子對它的屏蔽作用，使有效核電荷增加，能量降低。有效核電荷增加，能量降低。1、掌握四個(gè)量子數(shù)的名稱、符號、取值和制