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普学复习资料
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。
(1)波函数Ψ(原子轨道)：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。
(2)概率密度〔几率密度〕：Ψ2表示微观粒子在空间某位置单位体积出现的概率即概率密度。
(3)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(Ψ2)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,单位体积电子出现的机会较多。
(4)四个量子数:，
三个量子数取值相互制约：
主量子数n的物理意义：
n的取值：n=1,2,3，4……∞ ,
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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, ···
具有一样n值的原子轨道称为处于同一电子层。
角量子数ι:
ι的取值：受n的限制，ι= 0,1,2……n-1 (n个)。
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
磁量子数m:
m的取值：受ι的限制， m=0 ,±1,±2……±ι(2ι+1个) 。
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；
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ι=2, m=0 ,±1,±2 , d轨道空间取向为5；
……
n，ι一样的轨道称为等价轨道。
s轨道有1个等价轨道，表示为：
p轨道有3个等价轨道，表示为：
d轨道有5个等价轨道，表示为：
……
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〔n,ι,m〕，例如Ψ(1,0,0)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(1个),ι=0,m=0, Ψ(1,0,0)
n=2〔4个〕, ι={
n=3(9个), ι={
n=4(16个)
……
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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.
4)自旋量子数ms：
ms的取值：ms={
意义：代表电子自身两种不同的运动状态(习惯以顺、逆自旋两个方向形容这两种不同的运动状态,可用↑↑ 表示自旋平行,↑↓表示自旋反平行。
这样n、ι、m、mS四个量子数确定电子的一个完整的运动状态,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。
〔1〕泡利不相容原理：一个原子中不可能有四个量子数完全一样的两个电子.
因为同一个轨道的电子，n、ι、m三个量子数已一样，第四个量子数ms={必不一样
由此可得出:一个原子轨道中最多能容纳自旋方向相反的两个电子。表示为：
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↑↓
根据每层有n2个轨道，每个轨道最多能容纳两个电子，由此可得出每一层电子的最大容量为2 n2。
〔2〕最低能量原理：电子总是尽先占据能量最低的轨道。
电子依据轨道近似能级图由低到高依次排布。轨道近似能级图为:
7s……
6s 4f 5d 6p
5s 4d 5p
4s 3d 4p
3s 3p
2s 2p
1s
↑
↑
↑↑
〔3〕洪特规如此：在n和ι值都一样的等价轨道中，电子总是尽可能分占各个轨道且自旋平行。
如2p3:
洪特规如此特例：当电子的分布处于全充满、半充满或全空时，比拟稳定。
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全充满: p6或d10或f14
半充满: p