安徽安徽高中化学竞赛无机化学第四章原子结构和元素周期律VIP专享VIP免费

第1页/共13页第四章原子结构和元素周期律4.1.01微观粒子运动的特殊性质：微观粒子具有波粒二象性||。从电子枪中射出的一个电子||，打击到屏上||，无法预测其击中的位置||。这时体现出的只是它的粒子性||。时间长了||，从电子枪中射出的电子多了||，屏幕上显出明暗相间的有规律的环纹||。这是大量的单个电子的粒子性的统计结果||。具有波粒二象性的微观粒子||，不能同时测准其位置和动量||。微观粒子的运动遵循该原理||。虽然不能同时测准单个电子的位置和速度||，但是电子在哪个区域内出现的机会多||，在哪个区域内出现的机会少||，却有一定的规律||。例如电子衍射图中的明纹就是电子出现机会多的区域||，而暗纹则是电子出现机会少的区域||。所以说电子的运动具有统计性的规律||。4.1.02波函数：要研究电子出现的空间区域||，则要去寻找一个函数||，用该函数的图象与这个空间区域建立联系||。这种函数就是微观粒子运动的波函数||，经常用希腊字母y表示||。4.1.03薛定谔方程：1926年||，奥地利物理学家薛定谔（Sch?dinger）提出一个偏微分方程——薛定谔方程||，波函数y就是通过解薛定谔方程得到的||。在解方程过程中||，需要引入三个参数n||，l和m||。且只有当n||，l和m的取值满足某些要求时||，解得的波函数y才是合理的解||。最终得到的波函数是（r，，）n，l，m第2页/共13页一系列三变量、三参数的函数=R（r）?Q（q）?F（j）由薛定谔方程解出来的描述电子运动状态的波函数||，在结构化学上称为原子轨道||。但它与经典的轨道意义不同||，是一种轨道函数||，有时称轨函||。解出每一个原子轨道||，都同时解得一个特定的能量E与之相对应||。对于氢原子来说式中n是参数||，eV是能量单位||。4.2.01主量子数n：n称为主量子数||，其取值仅为1||，2||，3||，4||，⋯⋯||，等正整数||。光谱学上依次用K||，L||，M||，N⋯⋯表示||。主量子数n的的大小||，表示核外电子离核的远近||，或者电子所在的电子层数||。n=1表示第一层（K层）||，离核最近||。n越大离核越远||。单电子体系||，电子的能量E由主量子数n决定式中E为电子能量||，Z为原子序数||，eV为电子伏特||，是能量单位||，1eV=1.602′10－19J||。4.2.02角量子数l：l称为角量子数||，其取值受主量子数n的限制||。对于确定的主量子数n||，角量子数l可以为0||，1||，2||，3||，4⋯⋯（n－1）||，共n个值||。光谱学上依次用s||，p||，d||，f||，g⋯⋯表示||。角量子数l的大小决定原子轨道的形状||，例如l=0表示s轨道||，球形||，l=1表示p轨道||，哑铃形||，l=2表示d轨道||，花瓣形||，l=3表示f轨道||，其形状更为复杂||。同层中（即n相同）不同形状的轨道称为亚层||，也叫分层||。就是说核外第4层有4个亚层或分层||。电子绕核运动时||，不仅具有能量||，而且具有角动量||。角动量M的模|M|的大小||，由角量子数l决定第3页/共13页在多电子原子中||，n相同||，l不同的原子轨道||，角量子数l越大的||，其能量E越大||。4.2.03推算主量子数n为定值的原子轨道数目||，并分别用3个量子数n||，l||，m对每个轨道加以描述：见《简明无机化学》2版例4.1||。4.2.04磁量子数m：m称为磁量子数||，其取值受角量子数l的影响||。对于确定的l||，m可取0||，±1||，±2||，±3||，⋯⋯||，±l等||，共（2l+1）个值||。磁量子数m决定原子轨道的空间取向||。m取值的数目||，与轨道不同空间取向的数目是对应的||。m的不同取值||，一般不影响能量||，称m取值相同的原子轨道为能量简并轨道||。磁量子数m的取值决定轨道角动量在z轴上的分量Mz||。Mz可以由如下公式求得Mz=m2h由轨道角动量在z轴上的分量Mz||，进一步可以知道角动量的矢量方向与z轴的夹角||。4.2.05自旋磁量子数ms：电子自旋角动量沿外磁场方向上的分量||，用Msz表示||，且有如下关系式Msz=ms2h式中ms为自旋磁量子数||。ms的取值只有两个||，即ms=21||，所以电子的自旋方式只有两种||，通常用和表示||。概率和概率密度：概率是指电子在空间某一区域中出现次数的多少||。显然z2第4页/共13页概率的大小与该区域的体积有关||，也与在该区域中单位体积内电子出现的概率有关||。概率密度就是指电子在单位体积...