四个量子数（2020年整理）.pptx

1-4. 四个量子数 1.主量子数 n 描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近(电子层数); 决定电子能量高低 取值：n=123456 电子层符号KL MNOP 对于氢原子其能量高低取决于n,但对于多电子原子，电子的能量除受电子层影响，还因原子轨道形状不同而异，（即受角量 子数影响） (2) 角量子数 l，它决定了原子轨道或电子云的形状或表示电子亚层（同一 n 层中不同分层） 意义: 在多电子原子中，角量子数与主量子数一起决定电子的能量 之所以称 l 为角量子数，是因为它与电子运动的角动量 M 有关如 M=0 时，说明原子中电子运动情况同角度无关，即原子轨道或电子云形状是球形对称的 角量子数，l 只能取一定数值,电子亚层,l= 01234 (n-1) spdfg,说明 M 是量子化的，具体物理意义是：电子云（或原子轨道）有几种固定形状，不是任意 的如：s,df 花瓣形180，90棒锤形,电子，（l =0）,p 球形对称哑铃形 第一电子层仅有l s 第二电子层 第三电子层,有2s，2p 电子（l =0, 1） 有3s, 3p, 3d 电 子 （l =0, 1, 2）,依此类推见 p76 表 3-2 对 H 和类氢离子来说： E1sE2sE3sE4s E4sE4pE4dE4f 但对多电子原子来说：存在着电子之间的相互作用，n 相同，l 不同时，其能量也不相等。

一般应为： EnsEnpEndEnf 也就是说：同一电子层上不同亚层能量也不相同，或说同一电子层上有不同能级. 2s，2p 又称能级 线状光谱在外加强磁场的作用下能发生分裂，显示出微小的能量差别，即，3 个 2p 轨道， 或同是 5 个d 轨道，还会出现能量不同的现象，由此现象可推知，某种形状的原子轨道，可 以在空间取不同的伸展方向，而得到几个空间取向不同的原子轨道，各个原子轨道能量稍有 差别 (3) 磁量子数 m 决定波函数(原子轨道)或电子云在空间的伸展方向，决定角动量在空间的给定方向上的 分量大小 m 取值： m=0, 1，2，3l,,E,n,n2, 13.6 eV,,,,,,,,l(l 1),1,M ,h 2,例：n=2， l = 0, 1m = 0,1 2px,2py, 2pz三种情况 三个轨道的能量是相等的（简并轨道），但在外磁场作用下，可发生分裂，出现微小 的能量差别 以上 2px, 2py, 2pz，我们称为三个原子轨道即代表核外电子的三种运动状态，例 如 2pz 表示，核外电子处于第二电子层，是哑铃形，沿 z 轴方向分布，由此可深刻理解三 个量子数 n, l, m 决定核外电子的一种空间运动状态。

注意：m=0, 表示一种状态对 s 电子来讲，仅一种球形对称的电子云，对其它电子来说， 习惯上把 m=0，规定为 z 轴方向分布,磁量子数 m 与角量子数 l 的关系,(4)自旋量子数 ms ms = 1/2, 表示同一轨道中电子的二种自旋状态 ms 称自旋量子数 取值：ms=1/2，即仅有两种运动状态 用分辨力较强的光谱仪观察氢原子光谱，发现，大多数谱线是由靠得很近的两条谱线组成的 这是因为同一空间运动状态，即同一轨道中，可能有两种电子运动状态，即电子还有自身旋 转运动，（类似于地球绕太阳转，自转） 其自旋角动量沿外磁场方向的分量为：,Ms = ms,综上所述，若描述核电子数之间的关系是P79表 3-3 综合所述，若描述核电子的运动状态,需要四个量子数, 即, n, l, m, ms 注意: n, l, m 可描述核外电子的一种空间运动状态, 即一个原子轨道. 每个原子轨道中能容 纳两个自旋相反的电子 电子层, 分层, 原子轨道,运动状态同量子数之间的关系见P79表 3-3 要求、理解、掌握！,,2,2,M m h,,h 2,2,*小结* 主量子数 n 氢原子核外电子能量值决定于主量子数,角量子数 l 物理意义: 表示原子轨道或电子云的形状； 表示同电子层中具有不同状态的亚层； 多电子原子中电子的能量决定于主量子数 n 和角量子数 l。

取值范围: l=0,1,2,3n-1 取值数目 = n 值 角量子数 l-01 角量子数与电子亚层、轨道形状的对应关系,主量子数与角量子数的关系,磁量子数 m 物理意义:表示原子轨道或电子云在空间的伸展方向磁量子数与能量无关 取值范围: m= 0,1,2, ,l 取值数目 = 2l+1 同一亚层(n,l 相同)，原子轨道能量相同，称为等价轨道或简并轨道P、d、f 分别有 3、5、7 个等价轨道 n=2l=1: E2px=E2px=E2px 在第 n 个主层上，有n2 个轨道(波函数) l,m 取值与轨道名称的关系,,J,3,n2, 2.179 1018,En ,自旋量子数 ms,物理意义：表示电子运动的自旋方向 自旋只有两个方向：顺时针、逆时针 同一轨道只能容纳两个自旋相反的电子 ,****** 量子数小结 1******** 原子轨道是由三个量子数 n,l,m 确定的电子运动区域，原子中每个电子的运动状态用 四个量子数 n、l、m、ms 描述，四个量子数确定之后，电子在核外空间的运动状态 也就确定了 泡利不相容原理：在同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的两个电子；即同 一原子中无状态相同的电子。

电子层最大容量原理：同一轨道上只能容纳两个自旋方向相反的电子；第 n 个主层 上有 n2 个轨道，最多可容纳 2n2 个电子 *******量子数小结 2********* 主量子数 n 决定原子轨道的大小（即电子层）和电子的能量 角量子数 l 决定原子轨道或电子云的形状同时也影响电子的能量 磁量子数 m 决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向 自旋量子数 ms 决定电子的自旋方向,,4,2,s,m 1,。