波函数与原子轨道课件

6.2.1 电子的波粒二象性电子的波粒二象性6.2.4 第四个量子数第四个量子数自旋量子数自旋量子数6.2 核外电子的运动状态核外电子的运动状态6.2.2 Schrodinger方程与三个量子数方程与三个量子数6.2.3 波函数与原子轨道波函数与原子轨道6.2.5 概率密度与电子云概率密度与电子云6.2.1 电子的波粒二象性6.2.4 第四个量子数11924年，法de Broglie提出关系式：1927年，Davisson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实了电子具有波动性。6.2.1 电子的波粒二象性电子的波粒二象性 (wave-partical daulism)p=h/1924年，法de Broglie提出关系式：26.2.2 Schrodinger方程与三个量子数方程与三个量子数（wave function)6.2.2 Schrodinger方程与三个量子数（w3球坐标(r,)与直角坐标系的关系 222zyxr+=cosrz=qsinsinry=qcossinrx=q(r,)=R(r)Y(,)坐标变换球坐标(r,)与直角坐标系的关系 222zyxr+=4三个量子数三个量子数 主量子数主量子数 n (principal quantum number)磁量子数磁量子数 m(magnetic quantum number)角量子数角量子数 l（angular momentum quantum number)n=1,2,3,三个量子数 主量子数 n (principal qua5n=1,l=0,m=0；1s轨道。n=2,l=0,m=0；2s轨道。n=2,l=1,m=0,1；2p轨道。n=3,l=0,m=0；3s轨道。n=3,l=1,m=0,1；3p轨道。n=3,l=2,m=0,1,2；3d轨道。n=4，l=0,1,2,3；4s,4p,4d,4f轨道。量子数的合理取值量子数的合理取值n=1,l=0,m=0；1s轨道。量子数的合理取值6单电子波函数，又称为原子轨道（atomic orbital)，例如：n=1，l=0，m=01s轨道；2s 轨道；2pz 轨道；轨道；单电子波函数，又称为原子轨道（atomic orbital)7对于氢原子，电子的能量只决定于 n；角量子数l：l 0，1，2，3n1 轨道 s,p,d,f.6.2.3 波函数与原子轨道波函数与原子轨道主量子数n：对于氢原子，电子的能量只决定于 n；角量子数l：6.2.38n主层l亚层m原子轨道1 K 0 1s 01s2 L012s2p00,12s2pz,2px,2py3 M 0123s3p3d00,10,1,23s3pz,3px,3py4 N 01234s4p4d4f00,10,1,20,1,2,34s4pz,4px,4py三个量子数与原子轨道三个量子数与原子轨道n主层l亚层m原子轨道1K01s01s2L02s02s3M090/301area-=p其中，()41,Y=pq()0/3012arearR-=氢原子的基态：n=1，l=0，m=0式中，a0=52.9pm，称为Bohr半径。0/301area-=p其中，()41,Y=pq()0/310波函数与原子轨道课件11 1s轨道是球形对称的。角度部分 1s轨道是球形对称的。角度部分12 2s态:n=2,l=0,m=0 氢原子的激发态氢原子的激发态 2s态:n=2,l=0,m=0 氢原子的激发态13 2s轨道也是球形对称的，但比1s轨道大。ns轨道都是球型对称的。角度部分 2s轨道也是球形对称的，但比1s轨道大。角14 2p态：n=2,l=1,m=+1,0,-1 2p态：n=2,l=1,m=+1,0,-115+3060+306016 p轨道的角度分布图：p轨道的角度分布图：17 d轨道的角度分布图：d轨道的角度分布图：18电子自旋现象的实验装置6.2.4 第四个量子数第四个量子数自旋量子数自旋量子数电子自旋现象的实验装置6.2.4 第四个量子数自旋量子19 n、l、m决定一个原子轨道，n、l、m、ms四个量子数描述了一个电子的运动状态。主量子数主量子数n1234电子层电子层KLMN角量子数角量子数l0010120123电子亚层电子亚层sspspdspdf磁量子数磁量子数m00010010120010120123原子轨道原子轨道1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f轨道数轨道数113135135714916电子最大容量电子最大容量281832 n、l、m决定一个原子轨道，n、l、m、ms四个量206.2.5 概率密度与电子云概率密度与电子云1.Heisenberg不确定原理x微观粒子位置的测量偏差p微观粒子的动量偏差微观粒子的运动不遵循经典力学的规律。6.2.5 概率密度与电子云1.Heisenberg不确21 微观粒子的波动性与粒子行为的统计性规律联系在一起，表现为：微观粒子的波动性是大量微粒运动表现出来的性质，即是具有统计意义的概率波。微观粒子的波动性与粒子行为的统计性规律联系在222.波函数的物理意义2：原子核外出现电子的概率密度。电子云(charge cloud)是电子出现概率密度的 形象化描述。在电子云的界面中，界面内电子的概率90%。2.波函数的物理意义2：原子核外出现电子的概率密度。电子23：节面数=n11s2s：节面数=n11s2s24 s、p原子轨道和电子云的角度分布图：s、p原子轨道和电子云的角度分布图：25 d电子云的角度分布图：d电子云的角度分布图：26小结：量子数与轨道、电子云的关系 n：决定轨道能量的高低，决定电子云的大小。l：描述轨道和电子云的形状 s-球形，p-哑铃形，d-花瓣形 m：描述轨道和电子云的伸展方向 s只有一种，p有三种，d有五种，f有七种。ms：只决定电子的自旋状态。小结：量子数与轨道、电子云的关系 n：决定轨道能量的高低，27