《量子力学对原子核外电子运动状态的描述》ppt课件.ppt

波尔只引入波尔只引入一个一个量子量子数数n,能比较好地解释能比较好地解释了氢原子线状光谱产了氢原子线状光谱产生的原因；但在生的原因；但在多电多电子原子中，子原子中，n相同时相同时电子的能量却不一定电子的能量却不一定相同，多电子原子的相同，多电子原子的光谱光谱该如何解释？该如何解释？在钠原子中n=4n=3 电子跃迁电子跃迁在氢原子中n=2n=1 电子跃迁电子跃迁也得到两条靠得很近的谱线实验事实实验事实:原子轨道与四个量子数原子轨道与四个量子数原子光谱带来的疑问？原子光谱带来的疑问？钠原子光谱在钠原子光谱在n=3到到n=4之间会产生两之间会产生两(多多)条谱线条谱线氢原子光谱在氢原子光谱在n=到到n=之间谱线实际上是两条靠之间谱线实际上是两条靠得非常近的谱线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这些问题用玻尔的原子模型无法解释无法解释 原子中电子的运动状态应用多个量子数来描述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每个原子轨道可由三个只能取整数的量子数n、l l、m共同描述共同描述.四个量子数主量子数主量子数n:用来描述电子离核的远近用来描述电子离核的远近 取取 n =，对应符号为对应符号为 ，n 所表示的运动状态称为所表示的运动状态称为电子层电子层练习练习:下列各层电子能量的从高到低的顺序是下列各层电子能量的从高到低的顺序是 A.M层层 B.K层层 C.N层层 D.L层层 角量子数角量子数l l :用来描述用来描述(电子云电子云)原子轨道的形状原子轨道的形状 n确定时，确定时，l l 共有共有n个数值个数值 符号为符号为 s，p，d，f 等等 n和和 l l都确定了，电子能量也就确定了，即电子都确定了，电子能量也就确定了，即电子n、l l 值相值相同，则电子的能量相同同，则电子的能量相同 在一个电子层中，在一个电子层中，l l 的取值有多少个，表示电子层有多少的取值有多少个，表示电子层有多少个不同的能级个不同的能级练习练习:找出下列条件下能级的数目找出下列条件下能级的数目,并写出其能级的符号并写出其能级的符号A.n=1 B.n=2C.n=3 D.n=41 1s2 2s 2p3 3s 3p 3d4 4s 4p 4d 4f规律规律:每层的能级数值每层的能级数值=电子层数电子层数思考：思考：1.钠原子中处于钠原子中处于n=4状态的电子跃迁到状态的电子跃迁到n=3的状态时，会产生多少条光谱线？的状态时，会产生多少条光谱线？2.在有外磁场时，在有外磁场时，n和和 l l都相同的电子跃迁时，都相同的电子跃迁时，谱线发生了分裂，该如何解释呢？谱线发生了分裂，该如何解释呢？在外加电在外加电场的作用场的作用下，同能下，同能级电子的级电子的能量发生能量发生了变化。了变化。磁量子数磁量子数m:描述磁场中原子轨道的能描述磁场中原子轨道的能量状态量状态m可以取可以取0、1、2 l l共共(2l l+1)个数个数值值.n、l l、m共同确定的电子在核外空间运共同确定的电子在核外空间运动的状态称为原子轨道动的状态称为原子轨道.表示电子的空间表示电子的空间运动状态。运动状态。s能级有一个原子轨道，能级有一个原子轨道，p能级有能级有3个能量个能量相同的原子轨道，相同的原子轨道，d能级有能级有5个能量相同个能量相同的原子轨道。的原子轨道。练习练习:找出下列条件下原子轨道的数目找出下列条件下原子轨道的数目A.n=1 B.B.n=2C.n=31 1s4 2s 2px 2py 2pz9 3s 3px 3py 3pz 3dxy 3dyz 3dxz 10 3dx2-y2 3dz2规律规律:每层的原子轨道数为层数的平方每层的原子轨道数为层数的平方(n2)自旋量子数自旋量子数ms:描述在能量完全相同时电子描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态运动的特殊状态(简称为电子自旋状态简称为电子自旋状态).处于同轨道上的电子的处于同轨道上的电子的自旋状态自旋状态只有两种只有两种.分别用分别用ms=+1/2(通常用符号通常用符号表示表示).ms=-1/2(通常用符号通常用符号表示表示).注意注意:自旋并不是自旋并不是”自转自转”,实际意义更为深实际意义更为深远远.练习练习:实验证明实验证明,同一原子中电子的运动状态同一原子中电子的运动状态均不相同均不相同.试推断试推断:每个原子轨道最多有几个电子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量子数和原子轨道的关系nlm原子轨道原子轨道ms取值取值符符号号取值取值 符号符号取值取值符号符号取值取值1K0s01/22L0s01/21p0,11/23M0s01/21p0,11/22d0,1 21/21s2s2px 2py 2pz3s3px 3py 3pz3dxy 3dyz 3dxz 3dx2-y2 3dz2知识小结知识小结:原子轨道原子轨道原子轨道原子轨道:量子力学中单个电子的空间运动状态量子力学中单个电子的空间运动状态量子力学中单个电子的空间运动状态量子力学中单个电子的空间运动状态 描述描述描述描述原子轨道原子轨道原子轨道原子轨道的量子数是的量子数是的量子数是的量子数是:n n、l l、m.m.描述电子运动的量子数是描述电子运动的量子数是描述电子运动的量子数是描述电子运动的量子数是:n n、l l、m m、mms s.n n、l l、m m、mms s的取值与原子轨道数的取值与原子轨道数的取值与原子轨道数的取值与原子轨道数,可容纳的电子可容纳的电子可容纳的电子可容纳的电子数的关系数的关系数的关系数的关系.表表表表1-1-11-1-1 每层的能级数每层的能级数每层的能级数每层的能级数=电子层数电子层数电子层数电子层数(n)(n)每层的轨道数每层的轨道数每层的轨道数每层的轨道数=电子层数的平方电子层数的平方电子层数的平方电子层数的平方(n(n2 2)每层最多容纳的电子数为每层最多容纳的电子数为每层最多容纳的电子数为每层最多容纳的电子数为=2=2电子层数的平方电子层数的平方电子层数的平方电子层数的平方(2n(2n2 2)