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PAGE PAGE 1 普通化学复习资料 3.1物质的结构与物质的状态 1．核外电子的运动特性 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，不能用经典的牛顿力学来描述核外电子的运动状态。 2．核外电子的运动规律的描述 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，以代替经典力学中的原子轨道概念。 (1)波函数Ψ(原子轨道)：用空间坐标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。 (2)概率密度（几率密度）：Ψ2表示微观粒子在空间某位置单位体积内出现的概率即概率密度。 (3)电子云：用黑点疏密的程度描述原子核外电子出现的概率密度(Ψ2)分布规律的图形。黑点较密的地方,表示电子出现的概率密度较大,单位体积内电子出现的机会较多。 (4)四个量子数:波函数Ψ 三个量子数取值相互制约： 主量子数n的物理意义： n的取值：n=1,2,3，4……∞, 意义：表示核外的电子层数并确定电子到核的平均距离；确定单电子原子的电子运动的能量。 n=1，2，3，4,……∞，对应于电子层K，L，M，N,··· 具有相同n值的原子轨道称为处于同一电子层。 角量子数ι: ι的取值：受n的限制，ι=0,1,2……n-1(n个)。 意义：表示亚层，确定原子轨道的形状；对于多电子原子，与n共同确定原子轨道的能量。… ι的取值：1，2，3，4 电子亚层：s,p,d,f…… 轨道形状：球形纺锤形梅花形复杂 图3－1 磁量子数m: m的取值：受ι的限制，m=0,±1,±2……±ι(2ι+1个)。 意义：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； …… 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： …… 一个原子轨道是指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、ι、m的取值与波函数： 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 在一个确定的原子轨道下，电子自身还有两种不同的运动状态，这由mS确定. 4)自旋量子数ms： ms的取值：ms={ 意义：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。 这样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,-)，Ψ(2,1,1,+)，Ψ(2,1,1,-)等等。 3.原子核外电子分布三原则 （1）泡利不相容原理：一个原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子. 因为同一个轨道的电子，n、ι、m三个量子数已相同，第四个量子数ms={必不相同 由此可得出:一个原子轨道中最多能容纳自旋方向相反的两个电子。表示为： ↑↓ 根据每层有n2个轨道，每个轨道最多能容纳两个电子，由此可得出每一层电子的最大容量为2n2。 （2）最低能量原理：电子总是尽先占据能量最低的轨道。 电子依据轨道近似能级图由低到高依次排布。轨道近似能级图为: 7s…… 6s4f5d6p 5s4d5p 4s3d4p 3s3p 2s2p 1s ↑↑ ↑ ↑ ↑↑ 如2p3: 洪特规则特例：当电子的分布处于全充满、半充满或全空时，比较稳定。 全充满:p6或d10或f14 半充满:p3或d5或f7 全空:p0或d0或f0 例如,24Cr1S22S22P63S23P63d54S1,半充满比较稳定。 29Ｃu1S22S22P63S23P63d104S1,全充满比较稳定。 (4)核外电子分布式： 原子的核外原子的离子的核外离子的 电子分布式外层电子分布式电子分布式外层电子分布式 （价电子构型） 1s22s22p63s13s1Na+:1s22s22p62s22p6 1s22s22p63s23p43s23p4S2-:1s22s22p63s23p63s23p6 1s22s22p63s23p63d64S23d64s2Fe3+:1s22s22p63s23p63d53s23p63d5 24Cr1S22S22P63S23P63d54S13d54S124Cr3＋:1S22S22P63S23P63d33S23P63d3 29Ｃu1S22S22P63S23P63d104S13d104S129Ｃu2＋:1S22S22P6