②多电子原子轨道的能量共139页

电子云的分布主要受到原子核的吸引和电子之间的排斥作用，以及电子的能量状态 等因素的影响。
在不同的能层和能级上，电子云的分布是不同的，呈现出不同的空间形态和概率密 度。
电子云的特性与意义
电子云模型能够描述电子在原子核周围的空间分布概率， 揭示了电子在原子中的运动规律和状态。
电子云模型对于理解化学键的本质、分子的结构和性质等 方面具有重要的意义。
电子云模型中，电子在原子核周围的分布是不 确定的，但可以通过概率密度函数来描述电子 在某个位置出现的概率。
电子云的形状和分布取决于主量子数、角量子 数和磁量子数等量子数，以及原子核和电子之 间的相互作用。
电子云的形状与分布
电子云的形状可以是球形、扁球形、哑铃形、纺锤形等，取决于主量子数、角量子 数和磁量子数等量子数的取值。
通过电子云模型，可以预测分子的形状、化学键的类型和 强度、化学反应的可能性等，对于化学反应的预测和设计 具有重要的指导意义。
04 原子轨道fyp
原子轨道fyp的定义
原子轨道fyp是指原子中电子运动的轨道。它描述了电子在原子 核周围空间中的运动状态，包括电子云密度、电子自旋状态等。
原子轨道fyp是薛定谔方程的解，它描述了电子在原子核周围空 间的分布概率。
03
能级的特性
能级具有离散性
能级是分立的，电子只能占据特定的能级，不能随意占据其他能 级。
能级具有不相容性
根据泡利不相容原理，一个能级只能被一个电子占据，其他电子 无法占据同一能级。
能级具有量子化特征
电子在能级的运动状态是量子化的，只能取特定的值。
03 电子云
电子云的定义
电子云是用来描述电子在原子核周围空间概率 分布的模型，它不是实际存在的“云”，而是 用来描述电子出现概率的统计结果。

思考题
1、如何描述核外电子的运动？
第一章 第一节
答：(1)只能用统计的观点指出它在原子核外 、只能用统
计的观点指出它在原子核外 空间某处出现机会的多少。
空间某处出现机会的多少。 (2)用“电子云”形象的描述 核外电子的 、 电子云” 运动。
2、描述核外电子运动状态的量子数有哪些？
答：(1)主量子数n 。 (2)角量子数l 。（3）磁量子数m。 （4）自旋量子数ms
2.副族
第一章 第二节
用“B”表示副族。IB- VIIB族，共7个副族，最后一 个电子填充在 （n-1)d或（n-2)f 亚层的都属于副族。
ⅢB到ⅦB族：价电子总数=族数 如：钪[Ar] 3d14s2 ⅠB和ⅡB族：最外层电子数=族数 如： 铜 29Cu [Ar]3d104s1 ，铁[Ar]3d64s2
即2n2。
3．Hund规则
第一章 第一节
电子在能量相同的轨道（即简并轨道）上排布时，
总是尽可能以自旋相同的方向，分占不同的轨道，因
为这样的排布方式总能量最低。 在简并轨道上，电子总是尽可能分占不同的轨道， 且自旋平行，使原子的总能量最低。如：
6C
轨道式
7N轨道式
3．Hund规则
8O轨道式
第一章 第一节
周期表共18列，其中8，9，10三列为一族，称为VIII
族，其余一列一族。共16族。
1.主族和零族
第一章 第二节
用“A”表示主族，IA-VIIIA，ns1-2np1-6 ，即：最 后一个电子填充在ns 或np亚层。共7个主族，第ⅧA一 般称为0族。大多数教材是把0族合在一起，即8个主族。
主族序数=最外层电子数=价电子数
1. 能量最低原理
电 子 填 入 能 级 的 先 后 次 序

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d
4f
1
K L
2 8
M
18
三 个 量 子 数 的 关 系
N
32
22
3 0,±1,±2,±3
综上所述： ★n,l,m一组量子数可以决定一个原子轨道的离核远近、形状 和伸展方向。例如由 n=2,l=0,m=0 所表示的原子轨道位于核外 第二层，呈球形对称分布即２s轨道；而n=3,l=1,m=0所表示的 原子轨道位于核外第三层，呈哑铃形沿 z 轴方向分布，即 3Pz 轨道。 ★而n,l,m,ms 一组量子数可以决定一个电子的运动状态，在一 个原子中不可能有两个相同运动状态的电子同时存在。 1,0,0 轨道： 1s 2,1,0 轨道： 2pz 薛定谔方程解出原子轨道举例: 2,0,0 轨道： 2s 3,2,0 轨道： 3dz2
成功之处:1.指出了原子结构量子化特征
2.成功的解释了氢原子光谱
不足之处:1.未完全冲破经典力学范畴(固定轨道),只是加上一
些人为的量子化条件 2.无法解释原子光谱的精细结构 1.3微观粒子的波粒二象性 一、光的二象性 1905年爱因斯坦光子说 :E=hv，普朗克常数h＝6.626×10-34J.S－1 相对论： E=mc2
E E2 E1 h
2.179 1018 1 1 h( E2 E1 ) ( ) h n1 n2
1 1 1 3.289 10 ( ) s n1 n2
15
常数 3.289×1015与里得堡常数 完全一致
12
n=6 n=5 n=4 n=3
帕邢线系
原子原子核核外电子质子中子质子中子电子的电性和电量1个质子带一个单位正电荷1个电子带一个单位负电荷中子不带电1核外电子运动状态?19世纪初英国科学家道尔顿提出近代原子学说他认为原子是微小的不可分割的实心球体

⑵ 原子的“外层电子构型”如：
22Ti
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 原子芯 [Ar] 外层电子构型
电子分布式可写为：[Ar]3d2 4s2
三. 电层结构和元素周期律
门捷列夫（1834-1907）出生 于西伯利亚 ，1863年起担任彼得 堡大学工业化学教授。1868-1874 年间他为学生编写《化学原理》 一书，在编写过程中发现了周期 律。 他还对溶液 的性质进行研究。 他的溶液水合理论最为著名。 1890年因同情学生运动而辞职。 1907年2月2日在门捷列夫葬礼行 列前面，有两个学生高举着周期
核外电子排布和元素周期律

多电子原子能级 核外电子排布 原子的电子层结构和元素周期律

一． 多电子原子能级
鲍林近似能级图
能级组
7pooo 能 量
6dooooo 7so 6pooo 5dooooo 6so 5pooo 5so 4pooo 4dooooo 3dooooo 3pooo 3so 2so 1so 2pooo 4fooooooo 6(6s 4f 5d 6p) 5fooooooo 7(7s 5f 6d 7p)

p区
– – – – 最后一个电子填充在p能级上的元素 位于元素周期表右部，包括ⅢA→ⅦA, 0族 结构特点： ns2 np1~6 化学性质：易得电子成阴离子，为活泼非金属
s 区元素
s区元素最后一个电子是填入s 轨道，特征电子组态为ns1~2。 属于这一区的元素有ⅠA的碱金 属和ⅡA的碱土金属元素，它们 在元素周期表的左侧。
周期 数 1 2 3 4 5 6 7 原子 元素 序数 数目 1~2 2 3~10 8 11~18 8 19~36 18 37~54 18 55~86 32 87~112( 26 未完) 最高能级组 1s 2s,2p 3s,3p 4s,3d,4p 5s,4d,5p 6s,4f,4d,6p 7s,5f,5d,7p 第一能级组 第二能级组 第三能级组 第四能级组 第五能级组 第六能级组 第七能级组 最大电 子容量 2 8 8 18 18 32 32

8-2 Covalent Bonds
covalent bond, is a chemical bond formed by the sharing of a pair of electrons between the two atoms.
There are several theories to explain the formation of covalent bond:
键
能
E/(kJ·mol-1)
570
432
366
298
159
243
193
151
共价键
H－H C－C C－－C C－－－C N－N N－－－N C－H O－H
键长 l/pm
74 154 134 120 145 110 109 96
键
能
E/(kJ·mol-1)
436
346
602
835
159
946
414
464
111o18' C = O Cl
H 121o H
C = C 118o
H
H
: : :
N
H
107o18'H
H
N
F
102o
F
F
P H H H 93o18'
CH4 form:
LINUS CARL PAULING (1901–1994)
Linus Pauling was the only winner of two unshared Nobel Prizes in different categories. He is also considered by many to be the greatest chemist of the 20th century. He was awarded the 1954 Nobel Prize in Chemistry for his work on molecular structure and chemical bonds, and he won the Peace Prize in 1962 for his efforts to prevent the testing and use of nuclear weapons.

6.3.2 核外电子的排布
1. 基态原子的核外 电子排布原则
（1）能量最低原理 电子在原子轨道
中的排布，要尽可能 使整个原子系统能量 最低。
（2）Pauli不相容原理(exclusion principle) 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方
式相反的电子。 在同一个原子中，不可能有四个量子
数相同的两个电子。
)2
J
σ为屏蔽常数，可用 Slater 经验规则算得。
Z－σ= Z*，Z* ——有效核电荷数
2. Pauling近似能级图
E1s ＜ E2s ＜ E3s ＜ E4s …… l 相同的能级的能量随 n 增大而升高。 Ens ＜ Enp ＜ End ＜ Enf …… “能级分裂” n 相同的能级的能量随 l 增大而升高。 E4s ＜ E3d ＜ E4p …… “能级交错”。
（3）Hund 规则 在 n 和 l 相同的轨道上分布的电子,将
尽可能分占 m 值不同的轨道, 且自旋平行。
C：1s2 2s2 2p2
2s
2p
1s
N：[He] 2s2 2p3
Z=24 Cr： 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1
Ar3d 5 4s1
Z=29 Cu： Ar3d10 4s1
§6.3 多电子原子的结构
6.3.1 多电子原子的轨道能量 6.3.2 核外电子的排布
6.3.1 多电子原子的轨道能量
1. 屏蔽效应与有效核电荷
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
e+2 eHe
2-σ e-
假想He
屏蔽效应(screening effect)： ：由核外 电子云抵消一些核 电荷的作用。
E

2.179 10 18 (Z n2

?轨道表示式：能反映各轨道的能量的高低及 各轨道上的电子分布情况，自旋方向。
4.补充规则
相对稳定的状态
全充满（p6，d10，f14） 全空时（p0，d0，f0）
半充满（p3，d5，f7）
1.写出24Cr 、29Cu的电子排布式和 轨道表示式
2.某元素的原子，3p能级有两个未 成对电子，则该原子可能是？
什么关系？ 2n2
2.不同的能层分别有多少个能级，与能 层的序数（n）之间存在什么关系？
3.英文字母相同的不同能级中，所容纳的 最多电子数是否相同？
小结：
①每个能层(n)中，能级符号的顺序
是_n__s_、__n_p_、___n_d_、__n_f_…___…____ _
②任一能层，能级数=____能__层__序______数 ③s 、 p 、 d 、 f…… 可 容 纳 的 电 子 数 依 次 是 ___2___6___1_0___1_4__________
洪特规则的特例：
在等价轨道的全充满（ p6，d10，f14）、半充满（ p3， d5，f7）全空时 (p0,d0,f0)的状态，具有较低的能量和较 大的稳定性。
?结构示意图：能直观地反映核内的质子数和 核外的电子层数及各能层上的电子数。
?电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、 能级和各能级上的电子数。
··
2
? 每一能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、 nf……（n代表能层）
? 任意能层总是从s能级开始，且能级数=该能层 序数。
例如第三能层有 3 能级，分别是3s 3p 3d。
? 以s、p、d、f……各能级最多容纳的电子数依 次为1、3、5、7……的2倍。
学与问
1.原子核外电子的每一个能层最多可容 纳的电子数与能层的序数（n）之间存在

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3d和4s对1s2s2p原子芯的钻穿 3d和4s对1s2s2p3s3p原子芯的钻穿
8≤Z≤20：4s对K，L内层原子芯钻穿大， E4s＜E3d
Z≥21 ：4s对原子芯钻穿效应相对变小， E4s＞E3d
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核外电子的排布
1. 基态原子的核外电子排布原则
• 能量最低原理 电子在原子轨道中的排布，要尽可能使
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不确定原理与微观粒子 运动的统计规律
1927年，Heisenberg不确定原理 x p ≥ h
4
Δx—微观粒子位置的测量偏差 Δp—微观粒子的动量偏差 微观粒子的运动不遵循经典力学的规律。
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微观粒子的波动性与粒子行为的统 计性规律联系在一起，表现为：
微观粒子的波动性是大量微粒运动 表现出来的性质，即是具有统计意义的 概率波。
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8.1.2 氢原子光谱
1.光和电磁辐射
红
橙
黄绿
青蓝
紫
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2.氢原子光谱
Hδ Hγ 410.2 434.0 7.31 6.91
c
Hβ 486.1 6.07
Hα 656.3 4.57
光速 c 2.998108 m s1
第4页/共76页
/nm /1014s1
氢原子光谱特征： • 不连续光谱，即线状光谱 • 其频率具有一定的规律
…
En
RH n2
J
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§8.2 微观粒子运动的基本特征
微观粒子的波粒二象性 不确定原理与微观粒子
运动的统计规律
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微观粒子的波粒二象性
1924年，de Broglie关系式

学概念推到前所未有的尴尬境地.
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Байду номын сангаас
An unsatisfactory atomic model 下一页 末页 4
氢原子核内只有一个质子，核外只有一个电子，它 是最简单的原子 . 在氢原子内，这个电子核外是怎样运 动的？这个问题表面看来似乎不太复杂，但却长期使许 多科学家既神往又困扰，经历了一个生动而又曲折的探 索过程.
物质结构基础
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本章学习要求
1. 了解原子核外电子运动的基本特征，明确量子数 的取值规律，了解原子轨道和电子云的空间分布。 2. 掌握核外电子排布的一般规律及其与元素周期 表的关系。 3. 了解化学键的本质及键参数的意义。
4. 了解杂化轨道理论的要点，能应用该理论判断 常见分子的空间构型、极性等。
5. 了解分子间作用力以及晶体结构与物质物理性 质的关系。
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5.1 原子结构的近代概念
章首的思考 经典物理学概念面临的窘境
Rutherford 根据 粒子散射实验，创立了 关于原子结构的 “太阳-行星模型 ”. 其要点是 ：
1. 所有原子都有一个核即原子核(nucleus)；
h L mvr n 2
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关于轨道能量量子化的概念:
电子轨道角动量的量子化也意味着能量量子化 . 即原子只 能处于上述条件所限定的几个能态, 不可能存在其他能态.
定态(stationary state)： 所有这些允许能态之统称.核外电子只能在有确定半径和能量的
The allowed values for magnetic quantum number, m L 0(s) 1(p) 2(d) 3(f) m 0 ＋1 0 －1 ＋2 ＋1 0 －1 －2 ＋3 ＋2 ＋1 0 －1 －2 －3 number of orbital 1 3 5 7