岩土工程师基础辅导：普通化学（13）

1.核外电子的运动特性

核外电子运动具有能量量子化、波粒二象性和统计性的特征，不能用经典的牛顿力学来描述核外电子的运动状态。

2.核外电子的运动规律的描述

由于微观粒子具有波的特性，所以在量子力学中用波函数Ψ来描述核外电子的运动状态，以代替经典力学中的原子轨道概念。

波函数Ψ：用空间坐标来描写波的数学函数式,以表征原子中电子的运动状态。

一个确定的波函数Ψ，称为一个原子轨道。

概率密度：Ψ2表示微观粒子在空间某位置单位体积内出现的概率即概率密度。

电子云：用黑点疏密的程度描述原子核外电子出现的概率密度分布规律的图形。黑点较密的地方,表示电子出现的概率密度较大,单位体积内电子出现的机会较多。

四个量子数:波函数Ψ由n.l.m三个量子数决定，

三个量子数取值相互制约：

1) 主量子数n的物理意义：

n的取值：n=1,2,3，4……∞ ,

意义： 表示核外的电子层数并确定电子到核的平均距离;确定单电子原子的电子运动的能量。

n = 1，2，3，4, ……∞， 对应于电子层K，L，M，N,

具有相同n值的原子轨道称为处于同一电子层。

2) 角量子数ι:

ι的取值：受n的限制，ι= 0,1,2……n-1 。

意义：表示亚层，确定原子轨道的形状;对于多电子原子，与n共同确定原子轨道的能量。…

ι的取值： 1 ， 2 ， 3 ， 4

电子亚层： s, p, d, f……

轨道形状： 球形 纺锤形 梅花形 复杂

图3-1

3) 磁量子数m:

m的取值：受ι的限制， m=0 , 1, 2…… ι 。

意义：确定原子轨道的空间取向。

ι=0， m=0， s轨道空间取向为1;

ι=1, m=0 , 1， p轨道空间取向为3;

ι=2, m=0 , 1, 2 , d轨道空间取向为5;

……

n，ι相同的轨道称为等价轨道。

一个原子轨道是指n、ι、m三种量子数都具有一定数值时的一个波函数Ψ，例如Ψ代表基态氢原子的波函数。

n、ι、m取值合理才能确定一个存在的波函数，亦即确定电子运动的一个轨道。

n、ι、m的取值与波函数：

n=1, ι=0,m=0, Ψ

n=2, ι={

n=3, ι={

n=4

……

波函数Ψ数目=n2

在一个确定的原子轨道下，电子自身还有两种不同的运动状态，这由mS确定.

意义：代表电子自身两种不同的运动状态表示。

例：Ψ,Ψ ，Ψ ，Ψ 等等

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