1.1量子力学对原子核外电子运动状态的描述 课件 2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2

1.1 量子力学对原子核外电子运动状态的描述 1 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 玻尔引入一个量子数n，解释了氢原子光谱是线状光谱的事实；但复杂的光谱解释不了。 [联想·质疑] ①钠原子光谱在n=3到n=4之间会产生多条谱线。 ②氢原子光谱在n=1到n=2之间谱线实际上是两条靠得非常近的谱线。 钠原子的黄色谱线也是靠得很近的两条谱线 ③在磁场中所有原子光谱可能会分裂成多条谱线。 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 原子中电子的运动状态应用四个量子数来描述。 量子力学理论 ——20 世纪 20 年代中期建立 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 1. 主量子数 n 描述原子轨道离核的远近 分层标准 电子离核的远近 电子层(n) 1 2 3 4 5 6 7 符号 __ __ __ __ __ __ __ 能量 _______ 离核 _______ K L M N O P Q 低→高 近→远 电子层（能层） 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 2. 角量子数 l 描述（电子云）原子轨道的形状 能级 取值为： 0，１，２，３… (n-1) 符号为： s， p， d， f … s:球形 p:哑铃形 （纺锤形） 和主量子数n共同决定电子的能量大小 同一个电子层中能量： E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)… 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 能层序数n 能层符号 能级符号 能级数 1 K 2 L 3 M 4 N 规律：第n电子层有n个能级 1 2 3 4 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 3. 磁量子数 m 描述磁场中原子轨道的能量状态 取值为： 0、±1、±2 … ±l 各能级上对应的原子轨道数 s p d f ...... __ __ __ __ ...... 1 3 5 7 规律:每层的原子轨道数为层数的平方(n2) 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 4. 自旋量子数 ms 描述在能量完全相同时电子运动的特殊状态(电子自旋状态) ms = +1/2 (通常用符号 ↑ 表示) ms = -1/2 (通常用符号 ↓ 表示) 泡利不相容原理： 一个轨道最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。 规律：第n电子层最多能容纳 2n2 个电子 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 电子云：描述电子在空间出现的概率大小的图形. 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 原子轨道示意图： 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 d 轨道(l = 2, m = +2, +1, 0, -1, -2) m 五种取值, 空间五种取向, 五条等价(简并) d 轨道。 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 f 轨道 ( l = 3, m = +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3 ) m 七种取值, 空间七种取向, 七条等价(简并) f 轨道。 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 【小结】原子中电子的运动状态由四个因素来决定。 量子力学中单个电子的空间运动状态称为原子轨道。 ②能级 描述原子轨道的形状 ③原子轨道 决定原子轨道的空间取向 ④电子自旋 ①电子层（能层）n 描述原子轨道离核的远近 一个原子中不存在运动状态相同的电子。 例：Na原子核外有 个电子，有 种运动状态。 利用①电子层②能级③原子轨道可以描述一个电子的空间运动状态，即可将一个原子轨道描述出来。 11 11 三、基态原子的核外电子排布 Na K L M 2 2s 2p 3d 1s 8 1 3s 3p 2 2 2 2 2 1 原则一：能量最低原理 基态原子核外电子总是尽可能先排布在能量最低的轨道上，然后由里及外依次排布在能量较高的轨道上。也可以说，核外电子遵循的排布规则使整个原子的能量处于最低状态。 三、基态原子的核外电子排布 Na K L M 2 2s 2p 3d 1s 8 1 3s 3p 2 2 2 2 2 1 原则二：泡利不相容原理 一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且这两个电子的自旋状态不同。 He ↑↑ ↑↓ 三、基态原子的核外电子排布 Na K L M 2 2s 2p 3d 1s 8 1 3s 3p 2 2 2 2 2 1 原则三：洪特规则 对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道