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第1章 原子结构,第1节 原子结构模型,本节课的关键词: 原子轨道 主量子数 n 角量子数 l 磁量子数 m 自旋磁量子数 ms 电子云,原子核外电子的运动,原子轨道与 四个量子数,联想质疑波尔只引入一个量子数n,能比较好地解释了氢原子线状光谱产生的原因；但复杂的光谱解释不了。,实验事实:,原子轨道与四个量子数 （）原子光谱带来的疑问？ 钠原子光谱在n=3到n=4之间会产生两(多)条谱线 氢原子光谱在n=到n=之间谱线实际上是两条靠得非常近的谱线 在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线 这些问题用玻尔的原子模型无法解释 原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述 量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道.,每个原子轨道可由三个只能取整数的量子数n、 l 、m共同描述.,薛定谔方程 与四个量子数,1987-1961 E.Schrodinger , 奥地利物理学家,思维历程: 量子力学的诞生 (教材P6).,了解: 薛定谔方程(1926年提出) H=E 量子力学中描述核外电子 在空间运动的数学函数式，即原子轨道 E轨道能量（动能与势能总和 ） m微粒质量， h普朗克常数 x,y, z 为微粒的空间坐标 (x,y,z) 波函数,四个量子数,主量子数n: 描述电子离核的远近 n取值为正整数， 对应符号为 ， n 所表示的运动状态称为电子层,角量子数l :描述(电子云)原子轨道的形状 l 取值为 0， (n-1)共n个数值 符号为 s， p， d， f 等 若电子n、 l 的相同，则电子的能量相同 在一个电子层中，l 的取值有多少个，表示电子层有多少个不同的能级,规律: 每层的能级数值=电子层数,磁量子数m: 描述磁场中原子轨道的能量状态 m可以取0、1、2 l共(2l +1)个数值.,规律:每层的原子轨道数为层数的平方(n2),自旋量子数ms:描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态(简称为电子自旋状态). 处于同轨道上的电子的自旋状态只有两种. 分别用ms =+1/2(通常用符号表示). ms= -1/2 (通常用符号表示). 注意:自旋并不是”自转”,实际意义更为深远. 练习:实验证明,同一原子中电子的运动状态均不相同.试推断: 每个原子轨道最多有几个电子? 每个电子层最多有多少个电子?,(3)量子数和原子轨道的关系,1s,2s,2px 2py 2pz,3s,3px 3py 3pz,3dxy 3dyz 3dxz 3dx2-y2 3dz2,1,K,0,s,0,1/2,2,L,0,1,s,p,0,0, 1,1/2,1/2,3,M,0,1,2,s,p,d,0,0, 1,0, 1 2,1/2,1/2,1/2,习题讲解： 1.下列各电子层，不包含d能级的是（ ）。 A.N电子层 B. M电子层 C. L电子层 D. K电子层,C、D,2.下列能级中，轨道数为5的是（ ）。 A.s能级 B.p能级 C.d能级,C,3.以下各能级能否存在？如果能存在，各包含多少轨道？（1）2s （2）2d （3）4p（4）5d,答：（1）2s存在，轨道数为1,（2）2d不能存在,（3）4p存在，轨道数为3,（4）5d存在，轨道数为5,4.写出下列各组量子数表示的原子轨道的符号。 （1）n=2，l = 1 （2）n=4，l = 0 （3）n=5，l = 2,2p,4s,5d,5.下列几组量子数能够同时存在的是（ ）。 A. 3、2、 2、 -1/2 B. 3、0、-1、+1/2 C. 2、2、 2、 2 D. 1、0、 0、 0,A,2.原子轨道的图像和电子云,(1)原子轨道的图像描述 根据量子力学理论,将原子轨道在空间的分布以图象方式在直角坐标系中表示出来. 原子轨道示意图：,(2)电子云：描述电子在空间出现的概率大小的图形.,思维历程 微观粒子具有波动性,学海无涯 波尔与爱因斯坦的争论,知识小结: 原子轨道:量子力学中单个电子的空间运动状态 描述原子轨道的量子数是:n、l、m. 描述电子运动的量子数是:n、l、m 、ms. n、l、m 、ms的取值与原子轨道数,可容纳的电子数的关系.表1-1-1 每层的能级数=电子层数(n) 每层的轨道数=电子层数的平方(n2) 每层最多容纳的电子数为=2电子层数的平方(2n2),
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