1-1-3核外电子运动状态的描述
核外电子运动的能量是量子化的,表征微观粒子运动状态的某些物理量只能是不连续地变化,称为量子化。核外电子运动能量的量子化,是指电子运动的能量只能取一些不连续的状态,又称为电子的能级。对于电子波,薛定谔给出一个波动方程:
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解此方程可得:①系统的能量E ;②波函数ψ。ψ是描述电子运动状态的数学函数式。解此方程时自然引入三个量子数:n、l、m。只有它们经合理组合,ψnlm才有合理解。ψnlm称原子轨道(不是轨迹!)。波函数(ψ):方程的一系列解,以描述电子的允许能级。例如,
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式中主量子数n=1,角量子数l=0,磁量子数m=0,描述的是1s原子轨道。
n |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
电子层符号 |
K |
L |
M |
N |
O |
P |
Q |
(2)角量子数l
角量子数l(图1-7)确定轨道的形状并在多电子原子中和主量子数一起决定电子的能级。
l |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
… |
(n-1) |
能级符号 |
s |
p |
d |
f |
g |
… |
… |
(3) 磁量子数ml
取值 : ml =0,±1,±2……±l共(2l+1)个值
l |
ml |
空间运动状态数 |
0 |
0 |
s 轨道 一种 |
1 |
+1,0,–1 |
p 轨道 三种 |
2 |
+2,+1,0,–1,–2 |
d 轨道 五种 |
3 |
+3,+2,+1,0,–1,–2,–3 |
f 轨道 七种 |
n、l相同, ml 不同的原子轨道称简并轨道。
(4) 自旋量子数ms
自旋量子数(图1-8)表示电子在一个轨道上方向相反的2种运动状态 (+1/2, -1/2)。Ms不是由求解薛定谔方程产生的量子数。是对线状光谱中出现的双重谱线所给予的解释,即电子具有自旋特性(图1-9).
按四个量子数间的关系,可以确定每一电子层中可能存在的电子运动状态数即每一电子层中的电子数目。