第三章物质结构和元素周期律（课件）《无机化学基础》核外电子的运动同步教学（人卫版第3版）

核外电子的运动 一、电子云 以氢原子核外一个电子的运动为例 电子云：以小黑点的疏密程度表示电子在原子中概率大小的图像。 原子轨道：电子在原子核外出现概率密度较大的区域形象地称为“原子轨道”。 电子云示意图 一、电子云 （一）主量子数（电子层数） 意义：表示电子离核的远近，是决定原子轨道能量E的主要因素，用符号n表示。 取值：n =1、2、3…正整数。 二、核外电子运动状态 n 1 2 3 4 5 ··· 符号 K L M N O ··· 电子层 第一层 第二层 第三层 第四层 第五层 ··· n越大，电子离核越远，能量越高 表1：主量子数的符号、与电子层的关系 （二）副量子数（角量子数） 意义：表示原子轨道和电子云的形状 ，是决定E的次要因素，也叫电子亚层。用符号l表示。 取值：l=0、1，2，…，n-1。 l 0 1 2 3 ··· 光谱符号 s p d f ··· 轨道形状 球形 哑铃形 花瓣形 纺锤形 ··· 表2：角量子数与符号、形状的关系 l越大，能量E越高 （二）副量子数（角量子数） l 受 n 的限制： 电子层为n时，最多有n个取值 n、l共同确定电子的能量，称为能级。 表3：主量子数与角量子数的关系 n 1 2 3 4 ··· l 0 0、1 0、1、2 0、1、2、3 n-1 亚层 1s 2s、2p 3s、3p、3d 4s、4p、4d、4f ··· 能级 E1s E2s、E2p E3s、E3p、E3d E4s、E4p、E4d、E4f 意义：表示原子轨道在空间的伸展方向，每一个m值代表一个伸展方向；用符号m表示 。 （三）磁量子数（m） 取值：0、±1、±2…±l，受l的制约。 n = 1 l = 0 n = 2 l = 0 l = 1 m = 0 m = 0 m = 1 m = -1 m = 0 1条轨道 4条轨道 （三）磁量子数（m） 2px,2py,2pz能量是否相同? 磁量子数(m)与电子的能量无关。 2px,2py,2pz这三个原子轨道的能量相同 对于n、l相同,m不同，即同一电子层、同一电子亚层不同伸展方向的轨道，互称为等价轨道或简并轨道。 意义：表示电子在空间的自旋方向，电子自旋运动的方向只可能是顺时针或逆时针两种。 （四）自旋量子数（ms） 表示：用+1/2或-1/2 ；↑或↓表示。 由于自旋量子数只有两个取值，因此每个原子轨道最多只能容纳两个电子。 主量子数n ：决定电子所在电子层； 副量子数l ：确定原子轨道的形状； 磁量子数m ：确定原子轨道在空间的伸展方向； n 和 l 共同决定电子的能量； n, l, m 可以确定电子所处的原子轨道； 自旋量子数ms：确定了电子的自旋状态； n, l, m, ms可全面描述核外电子的运动状态。 核外电子运动状态小结： 原子中的任何一个电子的运动状态，都需要用（n, l, m, ms）四个量子数来确定，缺一不可。 （五）多电子原子轨道的能级 Pauling近似能级图 1. 能级K<L<M<N<O<P 3. 同一原子，不同电子亚层有“能级交错”现象：如　E5s< E4d< E5p 2. 同一电子层（能级分裂） 　Ens< Enp< End< Enf （一）能量最低原理 原子轨道的能级由低到高的顺序： 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 1H 1H 2s1 × 1s1 ——电子排布式 ↑ 1s ——轨道表示式 3Li 1s3 × 三、 原子核外电子的排布 在同一原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子同时存在。换句话说，在同一原子中，运动状态完全相同的两个电子是不相容的 。 ↑↓ n l m ms 1 0 0 +1/2 1 0 0 -1/2 0 0 +1/2 （二）泡利不相容原理 每一个原子轨道中最多只能容纳 2 个自旋相反的电子。 3Li 1s3 ↑↓↑ 1 2 √ × 1s 1s 2s ↑ 泡利(Paul W) 1925年，德国物理学家洪特根据大量光谱数据总结出一条普遍规则，即，电子在进入同一亚层的等价轨道时，总是尽可能分占不同的轨道，并且自旋方向相同。 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s 2s 2p 6C (三)洪特规则 ↑↓ ↑↓ ↑ ↓ 1s 2s 2p 6C ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1s 2s 2p 6C √ × × 洪特（Hund） 人们根据光谱实验的结果归纳出一条规律：当等价轨道中的电子处于全空（p0、d0、f0 ）、半充满（p3、d5、f7）或全充满（p6、d10、f14）时，体系具有较高的稳