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普通化学讲座课件



核外电子运动具有能量量子化、波粒二象性和统计性的特征,不能用经典牛顿力学来描述核外电子的运动状态。

由于微观粒子具有波的特性,所以在量子力学中用波函数Ψ来描述核外电子的运动状态。
(1)波函数Ψ:用空间坐标(x,y,z)来描写波的数学函数式,以表征原子中电子的运动状态。
一个确定的波函数Ψ,称为一个原子轨道。确定电子的一种运动状态.
(2)概率密度(几率密度):用Ψ2表示电子在核外空间某单位体积内出现的概率大小。
(3)电子云:用黑点疏密的程度描述原子核外电
子的概率密度(Ψ2)分布规律的图形。黑点密的
地方,电子出现的概率密度较大,单位体积内电
子出现的机会多。
氢原子1s电子云(二维投影)
y
x
b
(4)四个量子数:波函数Ψ由n,l,m三个量子数决定,即Ψ(n,l,m)。三个量子数取值相互制约。
①主量子数n:n=1,2,3……∞, 确定原子轨道的能量,和电子离核的远近。
②角量子数ι:ι=0,1,2……n-1(n个),确定原子轨道的形状。
ι= 0, 1, 2, 3……
s, p, d, f……
球形纺锤形梅花形复杂
s轨道投影
y
x
P轨道投影
d轨道投影
③磁量子数m: m=0 ,±1,±2……±ι
(2ι+1个) ,确定原子轨道的空间取向。
ι= 0, m=0, S轨道空间取向为1;
ι=1, m=0 ,±1, P轨道空间取向为3;
ι=2 m=0 ,±1,±2 , d轨道空间取向为5;
……
一个原子轨道:指n、ι、m三种量子数都具有一定数值时的一个波函数。
Ψ(n,ι,m),
例如:Ψ(1,0,0)代表基态氢原子的波函数。
n、ι、m取值合理才能确定一个存在的波函数,亦即确定电子运动的一个轨道。
n=1(1个), ι=0,m=0, Ψ(1,0,0)
n=2(4个), ι={
n=3(9个), ι={
n=4(16个)
波函数Ψ数目=n2
n、ι、m的取值与波函数关系:
n,ι相同的轨道称为等价轨道。
s轨道有1个等价轨道,表示为:
p轨道有3个等价轨道,表示为:
d轨道有5个等价轨道,表示为:
4)自旋量子数ms={

代表电子自身两种不同的运动状态(习惯以顺、
逆自旋两个方向形容这两种不同的运动状态),
可用↑↑表示自旋平行,↑↓表示自旋反平行.
n, ι,m, ms四个量子数确定电子的一个完整的运动状态,以Ψ(n,ι,m, ms )表示。
例:Ψ( 1, 0, 0, + ), Ψ( 1, 0, 0, - )