考研无机化学讲义2.2,2.3:核外电子运动的特点
二、核外电子运动的特点
1、波粒二象性。量子化
——爱因斯坦方程
1924年德布罗依(de Broglie L)提出:微观粒子也是有波粒二象性
——德布罗依关系式,此关系式1927年戴维逊电子衍射实验证实。
2、测不准原理
由于电子有波动性,不可能像宏观物体那样可以精确测定它们在原子核外运动的位置和动量。1927年,海森堡(Heisonberg W)推导出如下测不准关系式:或(普朗克常数)
三、核外电子运动状态的描述
1、波函数和原子轨道:
由于电子运动具有波动性,量子力学用波函数ψ来描述它的运动状态。Ψ是求解薛定谔(Schrdinger)方程所得的函数式,它是包含三个常数项(n,l,m)和空间坐标(r,θ,φ)的函数,记为:Ψ(r,θ,φ)。
2、四个量子数及取值。
(1)主量子数(n):决定原子中电子云出现概率最大区域、离核的远近。n越大,e-里核平均距离越远,能量越高。所以n是决定能量高低的主要因素。氢原子多*电子层能量为:
取值:n= 1,2,3,4,5……
电子层符号:K,L,M,N,O……
(2)角量子数(l):决定电子在空间不同角度的分布情况,即决定了原子轨道或电子云的角度分布图的形状;对多电子原子来说,电子的能量除与n有关外,与l也有关,当n相同时,l越大,能量越高。
在同一电子层中,L相同的电子归并为一“亚层”
取值l=0 1 2 3 4……,(n-1)
S p d f g……
球型 哑铃型,花瓣型……
(3)磁量子数(m):决定了原子轨道或电子云在空间的取向(伸展方向)
取值:m=0,±1,±2,±3……±l 取(2l+1)个值。
(4)自旋量子数(ms):代表电子两种“自旋”状态。(自旋方向)
取值:+1/2和-1/2
四个量子数取值规则:
相互制约关系:
每个n,l可取0到(n-1)个值,共n个值,且n>l
每个l,m可取+l到-l,共(2l+1)个值,且l≥m
每一套(n,l,m),ms可取±1/2两个值。
例题1:
在下列n套量子数中,试指出(1)哪些是不可能存在的?为什么?(2)用轨道符号表示可能存在多套量子数。
1(2,1,0,0)2(2,2,-1,-1/2)3(3,0,0,+1/2)
4(7,1,+1,-1/2) 5(4,0,-1,+1/2)6(2,3,+2,-1/2)
7(3,2,+3,-1/2)8(2,-1,0,+1/2)9(6,5,+4,+1/2)
例题2:写出氖原子中多电子的四个量子数表达式
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