基础化学原理第十章(15 页)Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。第 10 章 原子结构与元素周期律10.1 内容提要本章的重点是认识核外电子的运动状态，核外电子周期性排布以及与元素周期表的关系。首先应把注意力集中于弄清核外电子的运动状态的描述方法，了解微观粒子运动的基本属性，清楚对氢原子和类氢离子的核外单电子进行量子力学处理基本方法中涉及的概念和意义。在弄清上述概念的基础上，要掌握四个量子数、核外电子周期性排布以及与元素周期表的关系，正确认识元素的周期性变化规律（如原子半径、电离能、电子亲和能和电负性）。1．量子力学对氢原子的处理1）波粒二象性 微观粒子的运动既有波动性又有粒子性，常称为波粒二象性（量子化特征）。与波动性有关的物理量（波长 λ）和与微粒性有关的物理量（动量 p）可以通过普朗克常数（h）联系起来，这就是著名的德布罗依关系式。具有波动性的粒子不能同时具有确定的坐标与动量，即≥。这一关系称为海森堡不确定性原理（或测不准原理）。1905 年，爱因斯坦（Einstein）提出了著名的爱因斯坦方程 E =，为近代量子论奠定了基础。2）波函数 既然电子在原子核外运动服从量子力学规律，就必须解决如何描述其运动状态的问题，这就是著名的薛定谔方程。该方程的每一个合理的解 Ψ，都以波函数表示粒子运动的某一状态，并有对应于这个稳定状态的总能量 E。 在球坐标中波函数表达为 Ψ n,l,m (r ,θ, φ)，还可分解成径向部分 R n , l ( r ) 和角度部分 Yl ,m (θ, φ)。3）几率密度和电子云 波函数 Ψ 本身並无具体的物理意义，仅表示薛定谔方程的解，但却给出了明确的物理意义：表示在空间任意小体积元（dV）中电子出现的概率，即概率密度，其空间图像称为电子云。4）波函数的有关图形表示 原子轨道的角度分布是以 Y (θ, φ) 随 θ, φ 变化的图形，随 θ, φ变化的图形称为电子云角度分布图；以 4πr2 R2 (r) 对 r 作图，则表示在半径 r 与 r + dr 之间的薄层球壳内电子出现概率与半径 r 之间的关系。要注意的是，角度分布图与主量子数 n 无关，只与 l 和 m 有关；原子轨道角度分布图有正负号之分，它在推断成键方向和能否成键方面有重要作用；电子云角度分布图比原子轨道角度分布图稍“瘦”，且无正负号之分。5）四个量子数 由薛定谔方程解出的每一个合理的波函数 Ψ 是由 n, l , m 三个量子...
