核外电子运动状态的描述课件.pptVIP

4.2核外电子运动状态的描述4.2.1四个量子数波函数?的下标1，0，0；2，0，0；2，1，0所对应的n，l，m称为量子数。

1.主量子数nn称为主量子数。取值1，2，3，4，……，n为正整数。光谱学上用依次K，L，M，N……表示。

意义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，电子的能量由n决定Z2E=－13.6eV?n2

Z2E=－13.6eV?n2E电子能量，Z原子序数，eV电子伏特，能量单位，1eV=1.602?10－19J

Z2E=－13.6eV?n2n的数值大，电子距离原子核远，且具有较高的能量。

Z2E=－13.6eV?对于H原子n2n=1E=－13.6eVn=2E=－3.40eV……

Z2E=－13.6eV?n??E=0n2即自由电子，其能量最大，为0。

Z2E=－13.6eV?n2主量子数n只能取1，2，3，4……等正整数，故能量只有不连续的几种取值，即能量是量子化的。所以n称为量子数。

单电子体系，能量完全由n决定。但是多电子体系的能量，同时要受到其他量子数的影响，不完全取决于n。

2.角量子数ll称为角量子数取值受主量子数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个取值。光谱学上依次用s，p，d，f，g……表示。

例如主量子数n=3，角量子数l可取0，1，2共3个值。这3个值依次对应于s，p，d。

意义角量子数l决定原子轨道的形状。l=0s轨道，形状为球形；l=1p轨道，形状为哑铃形；l=2d轨道，形状为花瓣形；l=3f轨道，形状更复杂。

例如n=4时，l有4种取值，就是说核外第4层有4种形状不同的原子轨道：l=0表示4s轨道，球形

l=0表示4s轨道，球形l=1表示4p轨道，哑铃形l=2表示4d轨道，花瓣形l=3表示4f轨道，

由此可知，在第4层上，共有4种不同形状的轨道。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。物体平动时具有动量。角动量是物体转动的动量，用M表示，角动量是矢量。

角动量M的模|M|由角量子数l决定h|M|=?l（l+1）2?故角动量的大小也是量子化的。

在多电子原子中，电子的能量E不仅取决于n，而且和l有关。即多电子原子中电子的能量由n和l共同决定。

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。EEEE4s4p4d4f

但是单电子体系，其能量E不受l的影响，只和n有关。如对于氢原子E=E=E=E4s4p4d4f

3.磁量子数mm称为磁量子数。取值磁量子数m取值受角量子数l的影响。

对于给定的l，m可取：0，?1，?2，?3，……，?l共2l+1个值。若l=2，则m=0，?1，?2共5个值。

意义m决定原子轨道的空间取向。l一定的轨道，如p轨道，因l=1，m有0，+1，－1共3种取值，故p轨道在空间有3种不同的取向。

ypxpyxzpz轨道对应于m=0的波函数2p就是?z2，1，0pz

p和p轨道为xym=+1和m=－1两个波函数的线性组合。p和p轨道没有对xy应的磁量子数。

以前讲过波函数称为原子轨道。有时波函数要经过线性组合，才能得到有实际意义的原子轨道。

l=1，m有3种取值，故有3种不同空间取向的p轨道。l=2，m有5种取值，故有5种不同空间取向的d轨道。

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。

3种不同取向的2p轨道能量相同。我们说这3个原子轨道是能量简并轨道，或者说2p轨道是3重简并的。

3d则有5种不同的空间取向，3d轨道是5重简并的。其中只有3d与磁量子数z2m=0对应，可表示为?3，2，0

磁量子数m的取值决定轨道角动量在z轴上的分量M。zM可以由如下公式求得zhM=mz2?

轨道角动量在z轴上的分量hM=mz2?由于m的取值只能是0，?