巖土師考試化學輔導：物質(zhì)的結構與物質(zhì)的狀態(tài)1

　　原子結構

　　1.核外電子的運動特性

　　核外電子運動具有能量量子化、波粒二象性和統(tǒng)計性的特征，不能用經(jīng)典的牛頓力學來描述核外電子的運動狀態(tài)。

　　2.核外電子的運動規(guī)律的描述

　　由于微觀粒子具有波的特性，所以在量子力學中用波函數(shù)Ψ來描述核外電子的運動狀態(tài)，以代替經(jīng)典力學中的原子軌道概念。

　　(1)波函數(shù)Ψ(原子軌道)：用空間坐標來描寫波的數(shù)學函數(shù)式,以表征原子中電子的運動狀態(tài)。

　　一個確定的波函數(shù)Ψ，稱為一個原子軌道。

　　(2)概率密度(幾率密度)：Ψ2表示微觀粒子在空間某位置單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率即概率密度。

　　(3)電子云：用黑點疏密的程度描述原子核外電子出現(xiàn)的概率密度(Ψ2)分布規(guī)律的圖形。黑點較密的地方,表示電子出現(xiàn)的概率密度較大,單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的機會較多。

　　(4)四個量子數(shù):波函數(shù)Ψ由n.l.m三個量子數(shù)決定，

　　三個量子數(shù)取值相互制約：

　　1) 主量子數(shù)n的物理意義：

　　n的取值：n=1,2,3，4……∞ ,

　　意義： 表示核外的電子層數(shù)并確定電子到核的平均距離;確定單電子原子的電子運動的能量。

　　n = 1，2，3，4, ……∞， 對應于電子層K，L，M，N, ???

　　具有相同n值的原子軌道稱為處于同一電子層。

　　2) 角量子數(shù)ι:

　　ι的取值：受n的限制，ι= 0,1,2……n-1 (n個)。

　　意義：表示亞層，確定原子軌道的形狀;對于多電子原子，與n共同確定原子軌道的能量?！?/P>

　　ι的取值： 1 ， 2 ， 3 ， 4

　　電子亞層： s, p, d, f……

　　軌道形狀： 球形 紡錘形 梅花形 復雜

　　圖3-1

　　3) 磁量子數(shù)m:

　　m的取值：受ι的限制， m=0 ,±1,±2……±ι(2ι+1個) 。

　　意義：確定原子軌道的空間取向。

　　ι=0， m=0， s軌道空間取向為1;

　　ι=1, m=0 ,±1， p軌道空間取向為3;

　　ι=2, m=0 ,±1,±2 , d軌道空間取向為5;

　　……

　　n，ι相同的軌道稱為等價軌道。

　　一個原子軌道是指n、ι、m三種量子數(shù)都具有一定數(shù)值時的一個波函數(shù)Ψ(n,ι,m)，例如Ψ(1,0,0)代表基態(tài)氫原子的波函數(shù)。

　　n、ι、m取值合理才能確定一個存在的波函數(shù)，亦即確定電子運動的一個軌道。

　　n、ι、m的取值與波函數(shù)：

　　n=1(1個), ι=0,m=0, Ψ(1,0,0)

　　n=2(4個), ι={

　　n=3(9個), ι={

　　n=4(16個)

　　……

　　波函數(shù)Ψ數(shù)目=n2

　　在一個確定的原子軌道下，電子自身還有兩種不同的運動狀態(tài)，這由mS確定.

　　意義：代表電子自身兩種不同的運動狀態(tài)(習慣以順、逆自旋兩個方向形容這兩種不同的運動狀態(tài),可用↑↑ 表示自旋平行,↑↓表示自旋反平行。

　　這樣n、ι、m、mS四個量子數(shù)確定電子的一個完整的運動狀態(tài),以Ψ(n,ι,m, mS)表示。

　　例：Ψ(1,0,0,+ ),Ψ(1,0,0,- ) ，Ψ(2,1,1,+ ) ，Ψ(2,1,1, - ) 等等。

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