文档介绍：第四章 物质结构基础 Chapter 4 Basic Structures of Matter
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物质世界多姿多彩
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电子运动的波动方程：
解此方程可得：
①系统的能量E ；
②波函数ψ。
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解此方程时自然引入三个量子数：n、l、m。 只有它们经过合理组合,ψn .l .m才有合理解。
ψ) = =ψ1s 称1s轨道;
ψ) = =ψ2s 称2s轨道;
ψ) = =ψ2p 称2p轨道;
ψ是描述电子运动状态的数学函数式，称波函数或原子轨道，如基态氢的波函数：
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1. 用波函数表示，如：
2. 用量子数表示
量子数的组合确定ψn .l .m，因此可用简单的n、l、m表示ψn .l .m相应的意义。为此，我们先了解量子数的取值和意义：
核外电子运动状态的描述
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⑴ 量子数的取值和符号
电子离核的平均距离，电子的能量。
对于单电子原子或离子而言，其能量E仅和主量子数n有关。
n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 ……
对应：K, L, M, N, O, P ……
n越大，电子离核平均距离越远，能量越高。
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n=1时， l=0. 轨道名称：1s
n=2时， l=0，1. 轨道名称：2s，2p
n=3时， l=0，1, 2 轨道名称：3s，3p，3d
2、角量子数l
原子轨道的形状，表示电子所在的电子亚层,在多电子原子中影响能量
l = 0, 1, 2, 3, 4 ……（n-1）
对应：s, p, d, f, g ……电子亚层
n=4时， l=0，1, 2，3 轨道名称：4s，4p，4d, 4f
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n l m 的组合确定了一个原子轨道（ψ n .l .m）
原子轨道或电子云在空间的伸展方向:
m = 0，±1，±2，±3 …… ±l
取值受角量子数的影响
l=0， m=0 s轨道为球形，只有一个取向
l=1， m=0， ±1 代表 pz，px，py 3个轨道
代表d亚层有5 个轨道取向： dz, dxz, dyz, dxy, dx2-y2
l=3， m=0， ±1， ±2
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表示:顺、逆时针自旋。
电子的自旋状态:
↑↑自旋平行，↑↓自旋非平行
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用图形来表示—电子轨道和电子云
ψ(xyz)—ψ(rθφ)—R(r)Y(θφ)
为做图方便，对波函数做如下处理：
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对R 做图，称原子轨道的径向分布图；
对Y 做图，称原子轨道的角度分布图；
对R 2 做图，称电子云的径向分布图；
对Y 2 做图，称电子云的角度分布图。
量子力学证明：|Ψ|2可以表示电子在空间某处出现的概率密度。若用小黑点的疏密表示|Ψ|2值的大小，电子云就是|Ψ|2的图象。
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原子轨道和电子云的角度分布图(平面图)
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原子轨道和电子云的角度分布图是球面图形，但常见其平面图形，因为易于掌握。
现在，我们看一下p、d轨道(电子云)的形状：
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p电子云
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d电子云
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电子运动状态（用量子数）的描述:
第二电子层。
2p 能级，其电子云呈亚铃形。
2pz 轨道，沿z轴取向。
顺时针自旋。
后面我们会看到，如果用轨道电子分布图来表示这个电子，则是：
n = 2
l = 1
m = 0
ms = +
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多电子原子核外电子的排布
1. 泡利不相容原理
2. 能量最低原理
3. 洪特