4.四个量子数 电子的运动状态可用波函数或原子轨道来描述,对给定的电子来 说,它在一定的原子轨道上运动,这个原子轨道离核有多远,能量 有多大?形状怎样?它在空间的伸展方向如何?如果这些问题确定 了,也就是说波函数有一个确定值,以上三个问题即原子轨道的能 量、形状、取向可用三个参数来表示,这些参数都是量子化的,叫 做量子数。已经知道,当三个量子数(n,m,1)取值一定时,就确 定了一个波函数ψ或一条原子轨道,也就确定了核外电子的一种空 间运动状态。因此,人们常用这三个量子数来描述核外电子运动 后来人们用更精密的分光镜发现核外电子除空间运动之外还有一种 “自旋运动”,用自旋量子数m表示
4. 四个量子数 电子的运动状态可用波函数或原子轨道来描述，对给定的电子来 说，它在一定的原子轨道上运动，这个原子轨道离核有多远，能量 有多大？形状怎样？它在空间的伸展方向如何？如果这些问题确定 了，也就是说波函数有一个确定值，以上三个问题即原子轨道的能 量、形状、取向可用三个参数来表示，这些参数都是量子化的，叫 做量子数。已经知道，当三个量子数（n, m, l）取值一定时，就确 定了一个波函数 或一条原子轨道，也就确定了核外电子的一种空 间运动状态。因此，人们常用这三个量子数来描述核外电子运动。 后来人们用更精密的分光镜发现核外电子除空间运动之外还有一种 “自旋运动” ，用自旋量子数ms表示。
四个量子数 「量子数主量子数n角量子数1 磁量子数m自旋量子数m 电子亚层,确定子决定原子轨道在表示同一原子轨 电子层,决定核子原中和n一起决定一亚层(1相同) 道上的电子有两 外电子的能量和电子的能量。1的每的几条原子轨道 种运动状态。在 n越大,电子状的原子的原子轨在空间有不同的轨道式中分别用 意义离核的平均距离一个数值表示一种形 离核越远,电子道,代表一个电子亚取向,共有2+1 ↑”和“↓ 的能量越高。 层,如/=1,为亚种取向,每种取表示电子运动的 层原子轨道的形状向相当于一个原两种不同自旋状 为两球相切。 子轨道。 态 取值n=1,2,3,4,5,…,l=0,1,2,3.(n-1) 0,±1,±2,…,±l 数目=2l+1 m、=±1/2 光谱符号K,LM,N,O,P,…S,p,d,fg, 如:n=3,l=0(3s亚层,s亚层只有一个球形的s轨道),m=0,一种取向:为3s轨道 n=3,l=1(3p亚层,p亚层有三个p轨道,m=0,±1,三种取向。 n=3,l=2(3d亚层,d亚层有五个d轨道),m=0,±1,±2,五种取向。 n=3,1=3,是错误的 等价轨道(简并轨道):指n,l相同,m不同的原子轨道,或能量相同的各原子轨道 。如3p亚层的三个p轨道就是等价轨道
量子数 光谱符号 表示同一原子轨 道上的电子有两 种运动状态。在 轨道式中分别用 “↑”和“↓” 表示电子运动的 两种不同自旋状 态。 自旋量子数 ms ms =±1/2 磁量子数 m m = 0, ±1, ±2, ..., ± l 数目 = 2l + 1 主量子数 n 角量子数 l 决定原子轨道在 空间的取向。同 一亚层（l 相同） 的几条原子轨道 在空间有不同的 取向，共有2l+1 种取向，每种取 向相当于一个原 子轨道。 K, L, M, N, O, P, ... s, p, d, f, g, ... 意义 取值 电子亚层，确定原子 轨道的形状，在多电 子原中和n 一起决定 电子的能量。l 的每 一个数值表示一种形 状的原子的原子轨 道，代表一个电子亚 层，如l ＝1，为p亚 层,原子轨道的形状 为两球相切。 电子层，决定核 外电子的能量和 离核的平均距离 。n 越大，电子 离核越远，电子 的能量越高。 n = 1, 2, 3, 4, 5, ... l = 0, 1, 2, 3...(n -1) 四个量子数 如： n = 3, l = 0 (3s亚层，s亚层只有一个球形的s轨道)，m=0， 一种取向；为3s轨道。 n = 3, l = 1 (3p亚层，p亚层有三个p轨道)，m = 0, ± 1，三种取向。 n = 3, l = 2（3d亚层，d亚层有五个d轨道），m = 0, ± 1, ±2，五种取向。 n = 3, l = 3 , 是错误的。 等价轨道（简并轨道）：指n, l相同，m不同的原子轨道，或能量相同的各原子轨道 。如3p亚层的三个p轨道就是等价轨道
、原子核外电子结构 (引)这一节在电子运动状态的基础上讨论原子核外电子排布的 规律,从而提高对元素周期系的认识。在讨论核外电子排布时首先 要知道各运动状态电子的能量大小。 1.多电子原子的能级 单电子核外仅一个电子,当n相同时,原子轨道能量相等,如 E3=E3=E34在多电子原子中,由于原子中轨道之间的相互排斥 使主量子数相同的各轨道的能级不再相等。因此,多电子原子中的 轨道能量由n,1决定 1)鲍林近似能级图 鲍林近似能级图中圆圈表示原子轨道,按轨道能量高低顺序依次 排列。我国化学家徐光宪提出用(n+0兀)表示轨道能量高低,( n+0兀L)值越大,轨道能量越高。(n+0.兀L)的值整数部分相同 的为一个能级组,它们在鲍林近似能级图的同一方框中,是一组能 量相近的原子轨道。相邻能级组之间能量差较大。能级组的划分与 元素周期表中划分的七个周期一致,体现了元素周期系中元素划分 为周期的本质原因是原子轨道的能量关系
三、 原子核外电子结构 （引）这一节在电子运动状态的基础上讨论原子核外电子排布的 规律，从而提高对元素周期系的认识。在讨论核外电子排布时首先 要知道各运动状态电子的能量大小。 1. 多电子原子的能级 单电子核外仅一个电子，当n相同时，原子轨道能量相等，如 E3s=E3p=E3d。在多电子原子中，由于原子中轨道之间的相互排斥， 使主量子数相同的各轨道的能级不再相等。因此，多电子原子中的 轨道能量由n,l 决定。 1） 鲍林近似能级图 鲍林近似能级图中圆圈表示原子轨道，按轨道能量高低顺序依次 排列。我国化学家徐光宪提出用（n＋0.7L）表示轨道能量高低，（ n＋0.7L）值越大，轨道能量越高。（n＋0.7L）的值整数部分相同 的为一个能级组，它们在鲍林近似能级图的同一方框中，是一组能 量相近的原子轨道。相邻能级组之间能量差较大。能级组的划分与 元素周期表中划分的七个周期一致，体现了元素周期系中元素划分 为周期的本质原因是原子轨道的能量关系
六) 5d 65o 4f○OOO|4f Es JD 〔五 spOON 4d○○○O4d (四) 4DOOO 3d○OOad C 3○ (三)13s 2p○O|2p (二) 2 原于轨道近似能级图 由图可知:⑩相同时,n越大能级越高,如E1<E2、<E3s…,E2<E3p<Ep ②n相同时,1越大能级越高,如Em<Em<Em<E ③n和均不同时,用(n+071)判断,如E4<E3,E5<E4,E6<E4<E 这就是“能级交错
由图可知：①l相同时，n越大能级越高，如E1s＜E2s＜E3s…，E2p＜E3p＜E4p…； ②n相同时，l 越大能级越高，如Ens＜Enp＜End＜Enf…； ③n和l均不同时，用（n＋0.7l）判断，如E4s＜E3d，E5s＜E4d，E6s＜E4f＜E5d ，这就是“能级交错
2).屏蔽效应和钻穿效应 氢原子,Z=1,核外只有一个电子,这个电子在原子中只受到原子核的引 力,电子的能量只与n有关,n越大,能量越高 屏蔽效应:在多电子原子中,核外电子不仅受到原子核的吸引,而且 还受到电子间的相互排斥,这种由于电子间的相互排斥而使指定电子感受到的核 电荷(称为有效核电荷)减少的作用称为屏蔽效应。即实际作用在指定电子上的 核电荷Z←Z-σ,而多电子原子能级计算公式为 En=-2179×10-8(2)2=-2.179×1048(2) σ为屏蔽常数,相当于被抵消的那部分电荷。σ值越大,屏蔽效应越大, 〖规律〗:①内层电子对外层电子屏蔽作用较大,同层间较小,而外层 对内层可不考虑屏蔽作用。有效核电荷减少越多,电子能量越高。故1相同,n越 大能级越高。 ②n越大,屏蔽效应越大,E也越大。如: EsE<E
2）. 屏蔽效应和钻穿效应 氢原子，Z = 1,核外只有一个电子，这个电子在原子中只受到原子核的引 力，电子的能量只与n有关，n越大，能量越高。 屏蔽效应：在多电子原子中，核外电子不仅受到原子核的吸引，而且 还受到电子间的相互排斥，这种由于电子间的相互排斥而使指定电子感受到的核 电荷（称为有效核电荷）减少的作用称为屏蔽效应。即实际作用在指定电子上的 核电荷Z*=Z－σ，而多电子原子能级计算公式为 σ为屏蔽常数，相当于被抵消的那部分电荷。σ值越大，屏蔽效应越大， 〖规律〗：①.内层电子对外层电子屏蔽作用较大，同层间较小，而外层 对内层可不考虑屏蔽作用。有效核电荷减少越多，电子能量越高。故l相同，n越 大能级越高。 ②.n 越大，屏蔽效应越大，E也越大。如： E1S<E2S<E3S ... * 18 2 18 2 2.179 10 ( ) 2.179 10 ( ) n Z Z E n n − − − = − = −