医用化学精品课件-原子结构和分子结构课件
53页1、4.1 原子结构 4.2 分子结构 4.3 分子间作用力,第四章 原子结构和分子结构 Atomic Structure and Molecular Structure,原子的组成:,原子组成表示法:,一、原子核外电子运动的特点,氢原子光谱,第一节 原子结构,一、原子核外电子运动的特点,Bohr理论 电子只能在固定的轨道上运动 一定轨道上运动的电子能量一定 电子尽可能处于能量最低的轨道上 基态 吸收能量可跃迁到能量高的轨道上激发态 从激发态跃迁回能量较低的轨道,能量差以电磁波的形式辐射出来 谱线,第一节 原子结构,一、原子核外电子运动的特点,微粒具有波粒二象性 1923年法国物理学家L. de Broglie提出了大胆的假设,认为电子等实物粒子与光一样也有波粒二象性,第一节 原子结构,h为Planck常量 为粒子波波长 p为粒子的动量 v为粒子运动的速度,一、原子核外电子运动的特点,微粒具有波粒二象性,第一节 原子结构,电子衍射实验,一、原子核外电子运动的特点,微粒具有波粒二象性 没有固定的运动轨道 符合统计规律,其运动状态可用统计学的方法加以描述量子力学 具有量子化特征,第一节 原子结
2、构,二、核外电子运动运动状态的描述,Schrdinger方程 1926年奥地利物理学家E.Schrdinger从微观粒子的波粒二象性出发,提出了用量子力学方法描述微观粒子运动的波动方程,第一节 原子结构,二、核外电子运动运动状态的描述,波函数和原子轨道:描述的是电子在原子核外空间的运动状态(可理解为在核外空间找到电子的可能区域)。 习惯上把称为原子轨道(atomic orbitals),第一节 原子结构,电子云:用小黑点的疏密程度来形象地描述电子在原子核外空间各点出现的几率密度的大小的图象,电子云界面图:,1s电子云等密度面和界面图,电子在某界面以内出现的几率很大(90%以上)时,该界面图形称为电子云界面图。,1s电子云的界面图,s、p、d 电子云的形状,三、四个量子数及其物理意义,为了得出Schrdinger方程合理的解,就必须引进一些符合特定条件的经限定的参数,在量子力学中称这种引入方程求解的特定参数为量子数(quantum number),第一节 原子结构,主量子数(principal quantum number)以n来表示,它反映了电子在核外空间出现概率最大的区域离核的远近,
3、决定电子层数,是决定电子能量的主要因素 可取的数值 主量子数n: 1、2、3、4等正整数, 电子层顺序:1、2、3、4 电子层符号:K、L、M、N、O、P、Q,(1)主量子数n,物理意义: n值愈大,电子活动的主要区城离核愈远,能量也就愈高。是决定电子离核远近和能量高低的主要因素。单电子原子中电子的能量完全由主量子数决定。,(1)主量子数n,(2)角量子数 l,可取的数值:0 n-1的整数(n个取值),角量子数(azumuthal quantum number) 也称为副量子数,以l来表示。在多电子原子中,角量子数是决定电子能量的次要因素。,(2)角量子数 l,物理意义: l值决定轨道或电子云的形状; l值相同的各轨道,统称为一个亚层。,s电子云 p电子云,(3)磁量子数m,磁量子数(magnetic quantum number),以m表示。 可取的数值:0、1、2l等整数,磁量子数有(2l1)个取值,意味着该形状的轨道有(2l1)个。 物理意义:决定原子轨道在空间的取向。,(3)磁量子数m,s、p、d 电子云在空间的分布,每层中原子轨道数,(4)自旋量子数ms,自旋量子数(spin
4、 quantum number),以表示。 可取的数值:+1/2、-1/2。常用、符号 表示电子自旋的两种取向。 物理意义:电子自旋方向。,四个量子数n、l、m、ms 确定后,该电子的运动状态就完全确定了。也就是说原子中每个电子的运动状态可以用n,l,m,ms四个量子数来描述,例1、下列各组量子数中,不合理的是 。 A. (2,1,0,+1/2) B.(3,3,2,-1/2) C. (1,0,0,+1/2) D.(4,3,1,-1/2),例2、用四个量子数表示3s1电子的运动状态,(3,0,0,+1/2)or (3,0,0,-1/2),四、核外电子的排布规律,2.能量最低原理,原子处于基态时,核外电子的排布总是尽可能先分布在能量最低的轨道上以使原子体系的总能量最低。,1.鲍里不相容原理,在同一原子里,不能有四个量子数完全相同的电子。在一个原子中,不存在运动状态全同的电子。,在每一个原子轨道中最多只能容纳两个自旋相反的电子。每层最多容纳2n2个电子。,基态多电子原子轨道的近似能级,n+0.7l规则,电子排布顺序,例、,用s,p,d,f 等符号写出下列各元素原子基态的电子层结构。 16S
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