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:

 

解此方程可得:系统的能量E 波函数ψψ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:nlm。只有它们经合理组合nlm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,


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。

1)主量子数n

      ) 主量子数(1-6)在确定电子运动的能量时起着头等重要的作用。  

          主量子数增加时,电子的能量随着增加n,E,其电子出现离核的平均距离也相应增大。

   ⅱ) n相同的电子为一个电子层

n

1

2

3

4

5

6

7

电子层符号

K

L

M

N

O

P

Q

        在氢原子中电子的能量则完全由n决定:

    E=-13.6(ev)/n2                             n可取1,2,3,4,5,…等值

 2)角量子数l

角量子数l1-7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

磁量子数ml1-7 决定原子轨道在空间的取向。

取值 : m=0,±1,±2……±l(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

        对应一个方向。m值不影响能量。

nl相同, m不同的原子轨道称简并轨道。

   (4) 自旋量子数ms

自旋量子数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(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。

云形标注: 为什么最外电子层的电子数不能超过8个,次外电子层的电子数不能超过18个,而不是电子最大容纳数=2n2?
         
                                                                                                                  

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