《基础化学 Fundamentals in Chemistry》课程教学课件（分子形状与结构 The Shapes and Structures of Molecules）Part I 原子、分子的电子结构与化学反应（The Electronic Structure of Atoms and Molecules and Chemical Reactions）Chapter 1 原子的电子结构（The Electronic Structure of Atoms）

1.2.3电子运动角动量：轨道角动量和自旋角动量◆电子自旋产生会磁矩（magneticmoment）：N·在有外加磁场时，因电子磁矩与磁场相互作用，s不同自旋角动量方向的电子发生能量分裂电子自旋角动量电子自旋角动量与磁场方向一致与磁场方向相反ms=-ms=。未成对电子受外磁场作用，具顺磁性（paramagnetic)可由电子自旋共振（ESR）谱检测！ms=+1/2E成对电子磁矩互相抵消，不产生ESR信号！AE(ocB)=E+1/2-E.1/2一抗磁性（diamagnetic）！m=-1/2Bo = 0Bo> 0Magnetic field

1.2.3 电子运动角动量：轨道角动量和自旋角动量 • 未成对电子受外磁场作用，具顺磁性(paramagnetic)， 可由电子自旋共振(ESR)谱检测！ • 在有外加磁场时，因电子磁矩与磁场相互作用， 不同自旋角动量方向的电子发生能量分裂； B0 = 0 B0 > 0 Magnetic field E ms = +1/2 ms = 1/2 E(B0 )= E+1/2 – E-1/2 电子自旋产生会磁矩(magnetic moment) ： 电子自旋角动量 与磁场方向一致 电子自旋角动量 与磁场方向相反 • 成对电子磁矩互相抵消，不产生ESR信号！ hv — 抗磁性（diamagnetic）！

与电子自旋相似的是核自旋（核磁共振谱NMR研究）；·氢原子("H):核自旋角动量的大小由核自旋量子数单个质子I=1/2)定义方向有m=+1/2（↑）和m=-1/2（1）;核自旋同样产生磁偶极矩！·气原子(2H)：核自旋量子数I=1，其m,=+1，0，-1三个可及取值。。核电荷数和质量数均为偶数的核I=0

与电子自旋相似的是核自旋 (核磁共振谱NMR研究)； • 氢原子( 1H): 核自旋角动量的大小由核自旋量子数I(单个质子I=1/2) 定义， 方向有mI = +1/2 （↑）和 mI = 1/2（↓）; 核自旋同样产生磁偶极矩！ • 氘原子( 2H) : 核自旋量子数I = 1 ，其mI = +1，0，1三个可及取值。 • 核电荷数和质量数均为偶数的核I = 0

1.2.4 小结·准确描述原子中一个电子的状态（即所谓的量子态）需要四个量子数：n（主量子数说明能量相对高低）1（角动量量子数说明轨道角动量大小）告诉我们电子所在轨道（磁量子数说明轨道角动量方向）m,(m.（自旋磁量子数----说明自旋角动量方向)告诉我们电子自旋状态·泡利不相容原理：原子中任一电子的量子态必然与其它电子不同！(Anyelectroninanatomhasauniquesetoffourquantumnumbers)or两个电子填充在同一原子轨道时自旋方向必须相反！

1.2.4 小结 • 准确描述原子中一个电子的状态(即所谓的量子态)需要四个量子数： • 泡利不相容原理: 原子中任一电子的量子态必然与其它电子不同！ （Any electron in an atom has a unique set of four quantum numbers ） or 两个电子填充在同一原子轨道时自旋方向必须相反！ n (主量子数-说明能量相对高低) l (角动量量子数-说明轨道角动量大小) ml (磁量子数-说明轨道角动量方向) ms (自旋磁量子数-说明自旋角动量方向) 告诉我们电子所在轨道 告诉我们电子自旋状态

1.3原子轨道与波函数>许多自然与社会现象都可以用数学函数来描述，如钟摆或全球人口变化；y(x) = sin x+valuesor+'phasen/2P1元-valuesor-'phase描述水面波纹的正弦函数>量子力学提供了迄今为止对原子和分子电子结构最佳解释；>量子力学使用函数描述电子运动，即所谓的波函数业，：它是坐标变量的函数，y(x,y,z)：电子运动性质取决于其所处的原子轨道，因此，可用描述原子轨道的三个量子数来进一步定义其波函数：1Wnlm,(x,y,z)

1.3 原子轨道 与 波函数 许多自然与社会现象都可以用数学函数来描述，如钟摆或全球人口变化； 量子力学提供了迄今为止对原子和分子电子结构最佳解释； 量子力学使用函数描述电子运动，即所谓的波函数； • 它是坐标变量的函数，(x,y,z) • 电子运动性质取决于其所处的原子轨道，因此，可用描述原子轨道的三个量子数来进一 步定义其波函数：𝒏,𝒍,𝒎𝒍 (𝒙, 𝒚, 𝒛) 描述水面波纹的正弦函数

波函数物理意义的波恩诠释为电子的概率密度分布函数电子（轨道）波函数定义了电子在空间各处出现的概率大小。例：一维波函数(x)x=0处电子出现的概率最大电子在x=r处出现的概率MaxBorn(1882-1970)注：因电子波函数可为复数形式1954诺贝尔物理奖得主因此，更准确的几率密度分布函数表示应该为！2一大批诺奖得主的老师》电子的运动并非像波那样向空间扩散，但是其出现的概率像波！

 电子(轨道)波函数： 2为电子的概率密度分布函数 2定义了电子在空间各处出现的概率大小。 例：一维波函数(x) 注: 因电子波函数可为复数形式， 因此，更准确的几率密度分布函数表示应该为|| 2 波函数物理意义的波恩诠释 Max Born(1882-1970) 1954诺贝尔物理奖得主， 一大批诺奖得主的老师 2 r x x=0处电子出现的概率最大 电子在 x=r 处出现的概率  电子的运动并非像波那样向空间扩散，但是其出现的概率像波！