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高中化学物质结构(jiégòu)原子结构(jiégòu)竞赛
第一页，共51页。
一、原子结构与元素周期率
第二页，
dxy
+
+
－
－
z
x
dxz
+
+
－
－
z
y
dyz
－
+
+
－
d x2－y2
y
x
－
+
－
+
d z2
z
x
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电子云
电子层、亚层
轨道的意义
能级的概念
氢原子和多电子原子核外的能级
电子排布式和轨道表示式
洪特规则及特例
核外电子运动(yùndòng)状态的四个量子数
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1、电子云
电子云是一个形象的比喻，不是实质性的云雾，不能理解为由无数电子组成的云雾。应该指出，氢原子核外只有一个电子，也仍可以用电子云来描述。电子云表示单位体积内，电子出现的几率(jī lǜ)密度。单独一个小黑点没有任何意义。
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2．电子层、亚层、
①电子层——表示两方面意义：一方面表示电子到原子核的平均(píngjūn)距离不同，另一方面表示电子能量不同。K、L、M、N、O、P……电子到原子核的平均(píngjūn)距离依次增大，电子的能量依次增高。
②亚层——也表示两方面意义：表示电子云形状和能量不同。
s电子云：球形 p电子云：无柄哑铃形
d和f电子云形状复杂。s、p、d、f电子能量依次增高。
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四个量子数(重点(zhòngdiǎn)讲授）
波函数 的下标 1，0，0； 2，0，0；2，1，0 所对应(duìyìng)的
n，l，m，称为量子数。
（1） 主量子数 n
取值 1， 2， 3， 4 … … n 为正整数 ( 自然数 ) ， 光谱学上用 K，L，M，N … … 表示 。
意义 表示原子轨道的大小，核外电子离核的远近，或者说是电子所在的电子层数。n = 1 表示第一层 ( K 层 ) ，离核最近。
n 越大离核越远。
单电子体系，电子的能量由 n 决定
E 电子能量，Z 原子序数，
eV 电子伏特，能量单位，1 eV = 10－19 J
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对于(duìyú) H 原子
n = 1 E = － eV n = 2 E = － eV
… … n E = 0 即自由电子，其能量最大，为 0 。
n 的数值大，电子(diànzǐ)距离原子核远， 则具有较高的能量。
主量子数 n 只能取 1，2，3，4 等自然数，故能量只有不连续的几种取值，即能量是量子化的。所以 n 称为量子数。
（2） 角量子数 l
取值 受主量子数 n 的限制， 对于确定的主量子数 n ，角
量子数 l 可以为 0，1，2，3，4 … … ( n － 1 ) ， 共 n 个取值，光谱学上依次用 s，p，d，f， g … … 表示 。
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（ 3 ） 磁量子数 m
磁量子数 m 取值受角量子数 l 的影响(yǐngxiǎng) ，对于给定的 l ，
m 可取： 0， 1， 2， 3， … … ， l 。
共 2 l + 1 个值。
若 l = 3，则 m = 0， 1， 2， 3， 共 7 个值。
m 决定原子轨道的空间(kōngjiān)取向。 n 和 l 一定的轨道，如 2 p 轨道
（ n = 2 ，l = 1 ）在空间(kōngjiān)有三种不同的取向。
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每一种 m 的取值，对应(duìyìng)一种空间取向。
z
y
x
m 的不同(bù tónɡ)取值，或者说原子轨道的不同(bù tónɡ)空间取向，一般不影响能量。3 种不同(bù tónɡ)取向的 2 p 轨道能量相同。我们说这 3 个原子轨道是能量简并轨道，或者说 2 p 轨道是 3 重简并的。
而 3 d 则有 5 种不同的空间