第5章 原子结构与元素周期性 课件(共41张PPT)- 《无机化学（第四版）》同步教学（高教版）（含音频+视频）.ppt

第五章原子结构与元素周期性;宏观物体（v光速）的运动规律;一、核外电子运动的基本特征－波粒二象性;一、电子的波粒二象性;电子衍射图：相同条件下大量电子的集体行为。;(1)波函数

描述微观离子运动的基本方程——薜定谔波动方程，

式中：Y叫波函数，是描述原子核外电子运动状态的数学表示式，是空间直角坐标(x.y.z)的函数。Y=f(x.y.z)；E为体系的总能量，V为微粒势能（即核对电子的吸引能），h为普朗克常数，m为微粒的质量，x、y、z为空间直角坐标。;可见，量子力学是用波函数和与其对应的能量来描述微粒粒子运动状态的。

;原子轨道角度分布图

将直角坐标变为球半径（r.θφ），Y=R(r)·Y(θ.φ)。

用角度部分Y(θ.φ)作的图称为原子轨道的角度分布图。

注意图中的“+”“－”不是正、负电，而是Y函数为正负值。

;d轨道：;f轨道：;2、电子云

(1)概率密度

电子在原子核外空间某处单位体积内出现的概率，称为概率密度（ρ）。概率密度与Y间是怎样的关系？

ρ∝

在研究ρ时，有实际意义的只是它在空间各处的相对密度，而不是其绝对值本身，故作图时可不考虑ρ与间的比例系数，因此，电子在原子内核外某处出现的概率密度可直接用来表示。;(2)电子云

为了形象地表示核外电子运动的概率分布情况，化学上常用黑点分布的疏密来表示电子出现概率密度的相对大小。

用这种方法（小黑点的疏密）来描述电子在核外出现的概率密度分布所得的空间图像称电子云。

由于概率密率ρ∝，若以作图，可得到电子云的近似图象。

将角度分布部分（）作图，所得图象称为电子云角度分布图。比较和两种角度分布图可得：

相似点：图形基本相似。

不同点：（1）原子轨道角度分布图有“+”、“-”之分，而电子云图

均为“+”；

（2）电子云图要“瘦”些，因值一般是小于1的。;3、量子数

要比较具体描述原子中各电子的状态（电子所在的电子层，原子轨道能级，形状，方向及电子自旋的方向等）则需要四个参数。

(1)主量子数（n）

取值：取零以外的正整数，其中每一个数代表一个电子层。

含义：（1）描述电子层离核的远近；

（2）描述电子层能量的高低。

主量子数（n）：12345……

电子层：第一层第二层第三层第四层第五层……

电子层符号：KLMNO……

n值越小，电子层离核越近，能量越低。

;

含义：（1）每一个l值决定电子层中的一个亚层；

（2）在多电子原子中与n一起决定电子亚层的能量，l值

越小，亚层能量越低。

（3）每一个l值代表一种电子云或原子轨道的形状。;对于多电子原子，原子中电子的能量不仅取决于主量子数n，还取决于角量子数l。;（3）磁量子数(m)

取值：受l限制，可取-l,…-2,-1,0,1,2,……+l(2l+1)

含义：描述原子轨道或电子云在空间取向。;每个原子轨道是指n,l,m组合一定时的波函数,n,l,m代表原子核某一电子的绕核运动状态。;量子数一览表;量子数一览表;主量子数n;

归纳起来，原子结构的近代概念（是原子力学的原子模型），重点有：

（1）由于电子具有波粒二象性，所以核外电子运动没有固定的轨迹，但具有按照几率分布的统计规律性。

（2）可用薜定谔方程描述核外电子的运动，波函数?是描述核外电子运动的数学表达式，方程中每一个合理的解，就表示核外电子的某一种可能的稳定状态。

（3）原子轨道为?的空间图象，以?角度分布的空间图象，作为原子轨道角度分布的近似描述。

（4）以|?|2的空间图象——电子云来表示核外空间电子出现的概率密度。

（5）以四个量子数来确定核外每一个电子的运动状态。;一、基态原子中电子分布原理：;（1）各电子层能级相对高低为KLMNO……

（2）同一原子同一电子层内，各亚层能级的相对高低为：

EnsEnpEndEnf

（3）同一电子亚层内，各原子轨道能级相同，如

Enpx=Enpy=Enpz。

;原子轨道的能量由n和l决