关于[化学概论——原子结构（四）]的字幕: 段落(1):好 那么这里边 段落(2):这张图还有一个什么特点呢 段落(3):我们看 我们看第一组图 段落(4):这第一列 段落(5):就是n等于1的时候 段落(6):也就是说原子核外 段落(7):第一电子层的时候 段落(8):它的最高峰 段落(9):出现的这个位置 段落(10):在哪呢 段落(11):应该是在 就是说 段落(12):离原子核的 段落(13):这个半径的距离在53个pm 段落(14):出现最高峰 段落(15):那么在第二列 段落(16):n等于2的时候 段落(17):我们看 段落(18):虽然这个s状态的两个峰 段落(19):跟p状态的一个峰 段落(20):它们大致的最高值出现的位置 段落(21):都在213个pm左右 段落(22):200多个pm 段落(23):就说它们俩属于一个电子层的 段落(24):所谓一个电子层是什么呢 段落(25):离这个原子核 段落(26):咱们俩n等于2 段落(27):不管你是s状态也好 段落(28):你还是p状态也好 段落(29):咱们俩离这个原子核的距离 段落(30):都在213左右 段落(31):跟那个第一电子层 段落(32):怎么样 不一样 段落(33):所以你看它是一层一层的 段落(34):那么n等于3的时候 段落(35):它离原子核的这个距离呢 段落(36):我们看 这几个峰的最高值 段落(37):都在400多个pm 段落(38):400多个pm的样子 段落(39):477个pm左右 段落(40):所以你从径向分布的 段落(41):我们还可以计算下去 段落(42):n等于4 n等于5 n等于6 段落(43):那么这个径向分布图 段落(44):看出几个问题来 段落(45):第一 波函数的径向分布 段落(46):波函数是什么呢 段落(47):是电子在原子核外运动的状态 段落(48):这个状态可以看出 段落(49):核外这个电子 段落(50):在原子核外运动的时候 段落(51):它是分层的 段落(52):是按一层一层的 段落(53):这样的一个分布的 段落(54):第二点就刚才我说的 段落(55):n相同的时候 段落(56):s比p多一个峰 段落(57):p比d多一个峰 段落(58):刚才n相同 段落(59):大家都是n等于3 段落(60):这个s就比p多一个峰 段落(61):p又比什么 d多一个峰 段落(62):这些都得自己好好去琢磨 段落(63):那么这个说明什么问题呢 段落(64):这说明一个很重要的问题 段落(65):大家看我这个PPT上 段落(66):我这给出了 段落(67):电子在原子核附近 段落(68):出现的机会 段落(69):s状态的电子比p电子状态 段落(70):出现的机会要多 段落(71):p状态比d状态 段落(72):出现的机会要多 段落(73):那么s p d f 这几种状态 段落(74):它们出现的机会是依次减小的 段落(75):那么s状态是出现的最大的 段落(76):我们看n等于3的时候 段落(77):我们还回到这来 段落(78):我们看n等于3的时候 段落(79):这个3s电子 它有机会 段落(80):虽然它就说出现的 段落(81):这个几率最大的位置 段落(82):在离原子核 段落(83):400多个pm的位置上 段落(84):但是它有机会怎么样 段落(85):钻到这个原子核的 段落(86):靠近原子核 段落(87):你看它这有小峰 段落(88):钻到原子核这来 段落(89):那么你这个p电子呢 段落(90):虽然它出现的几率 段落(91):n等于3的时候 段落(92):也在477个pm左右 段落(93):但是它也有机会靠近原子核 段落(94):而你这个d轨道呢 段落(95):也就d电子呢 段落(96):就不如p 更不如s 段落(97):那么这个 段落(98):有什么用呢 段落(99):这个就是我们教材上讲的 段落(100):钻穿效应 段落(101):什么叫钻穿效应呢 段落(102):我现在把n不相同的 段落(103):几个径向分布把它搁在一块 段落(104):你来看这个问题 段落(105):就明显了 段落(106):你看这个紫色的 段落(107):这个很高的峰 段落(108):这是3d状态 段落(109):也就是3d电子 段落(110):3d电子这个3代表n是3 段落(111):这个d代表l是几 是2 段落(112):3减2几个峰 1个峰 段落(113):所以3d电子它有1个峰 段落(114):好 我们再来看这个红的 段落(115):这是3个峰 段落(116):我们看这个红的是谁呢 4p 段落(117):4p n是4 对吧 段落(118):这个4就代表n是4 段落(119):p p是什么呢 段落(120):l是1 4减1是3 段落(121):所以4p电子它有三个峰 段落(122):4p电子有三个峰 段落(123):我们再看看绿色的这条线 段落(124):它是4s 4代表n是4 段落(125):s代表l是0 4减0是4 段落(126):表示4s电子 段落(127):它的径向分布 段落(128):它应该有四个峰 对不对 段落(129):你数数看 是不是4个 段落(130):一个最小的 又一个又一个 段落(131):还有一个 段落(132):4s电子有4个峰 段落(133):那么4s 4p 3d 段落(134):这三种电子的状态来说 段落(135):谁有机会更靠近原子核呢 段落(136):4s电子 段落(137):但是按着主量子数来说 段落(138):也就是按照原来玻尔提出来的 段落(139):n是能级 段落(140):n等于3跟n等于4 段落(141):n等于4这个能级 段落(142):离原子核远 段落(143):那你应该能量高 段落(144):比我n等于3 段落(145):这个3d能量要高 段落(146):但是这点就出现了交错 段落(147):因为钻穿效应 段落(148):因为4s电子你看 段落(149):它有小峰靠近原子核 段落(150):你3d电子怎么样 段落(151):虽然你比人家4s是靠近了 段落(152):就说你整体来说 段落(153):靠近原子核 段落(154):比4s 比第4电子层 段落(155):要靠近原子核 段落(156):但是4s电子 段落(157):它有小峰它能钻进来 段落(158):所以造成了4s电子的能量 段落(159):比3d电子的能量要低 段落(160):你靠近原子核 段落(161):你就被原子核吸引 段落(162):你的能量就低 段落(163):你远离原子核 段落(164):你被原子核吸引就小 段落(165):你能量就高 段落(166):所以4s电子 段落(167):虽然它在第4层 段落(168):3d电子虽然它在第3层 段落(169):但是4s电子的能量 段落(170):要比3d的能量要低 段落(171):这就是我们后边要讲的 段落(172):这种能级交错 段落(173):在这 径向分布 段落(174):我们先给大家 段落(175):这么一个印象 段落(176):好 径向分布 段落(177):它表示了电子在核外的空间 段落(178):出现的这个概率 段落(179):是随着原子半径的大小 段落(180):在变化的 段落(181):它是分层的 一层一层的 段落(182):这是第一个结论 段落(183):第二个结论 段落(184):这个分层它电子有穿透性 段落(185):刚才我说了 s电子 段落(186):s电子在相同的能级的情况下 段落(187):因为它有小峰靠近原子核 段落(188):所以它有穿透性 段落(189):这就是后边讲的 段落(190):能级的交错 段落(191):虽然它属于外层的 段落(192):但是因为它能量低 段落(193):它能够钻到内层来 段落(194):那么这是波函数的 段落(195):这个径向分布 段落(196):波函数的径向分布 段落(197):好 我们刚才说了 段落(198):我们把波函数分成了两部分 段落(199):径向分布 很简单 段落(200):我们得到刚才那个图 段落(201):结论我也给大家说了 段落(202):下边角度分布 段落(203):要稍微复杂一点 段落(204):要稍微复杂一点 段落(205):角度分布是什么呢 段落(206):我不管你离原子核多远 段落(207):我就是大家都在这个角度上 段落(208):那么我们看有什么变化 段落(209):角度不同 段落(210):使得这个电子运动的状态不同 段落(211):我们把角度的这个波函数 段落(212):这部分 段落(213):我们用的是一个Ylm来表示的 段落(214):它是θ跟φ的函数 段落(215):你看跟r没有关系了 段落(216):r是谁呀 段落(217):我们r是跟n和l有关 段落(218):那么这个角度呢 段落(219):是跟l跟m这两个量子数有关 段落(220):如果我把角度这个波函数 段落(221):我把它平方了 段落(222):我们就得到的叫做 段落(223):电子云的角度分布图 段落(224):因此 在角度这部分 段落(225):我要讲三个问题 段落(226):一 原子轨道的角度分布 段落(227):什么叫原子轨道呢 段落(228):就刚才我说了 段落(229):波函数 就是原子轨道 段落(230):一会我们要讲这个问题 段落(231):那刚才我们又把 段落(232):角度分布函数一平方 段落(233):就得到电子云 段落(234):那么电子云的角度又如何呢 段落(235):这个原子轨道 段落(236):跟电子云它们有什么区别 段落(237):这是我们这一小节的重点 段落(238):好 我们先来看看 段落(239):角度分布函数 段落(240):角度分布函数 段落(241):刚才我们说了 段落(242):只管角度 段落(243):我不管你离原子核远近 段落(244):你这个角度 段落(245):θ角跟φ角不同 段落(246):你肯定运动状态就不同 段落(247):那它那么多角度呢 段落(248):我们找一个最简单的 段落(249):来给大家做个比方 段落(250):就说这些角度 段落(251):分布的函数 这个图形 段落(252):我们是这么得到的 段落(253):我们用p轨道 段落(254):用p轨道里边的pz轨道 段落(255):我们来表示它 段落(256):看 我下边说了 段落(257):2pz 3pz 4pz 段落(258):2 3 4 代表n 段落(259):n等于第2层 段落(260):第3层 第4层 段落(261):好 你这个p轨道 段落(262):p刚才我们说了 段落(263):p是l等于1的状态 段落(264):那么这个轨道 段落(265):它长什么样呢 段落(266):也就说这个电子运动的状态 段落(267):是个什么形状呢 段落(268):这是我们要解决的一个问题 段落(269):大家中学都学过三角函数 段落(270):我为什么选pz 段落(271):因为它有一点 段落(272):它可以是0 对吧 段落(273):最简单了 段落(274):所以我们选择一个pz轨道 段落(275):好 我们从原子核的中心出发 段落(276):大家都选一个相同的距离 段落(277):就说r不变 半径不变 段落(278):我就让这个角度变 段落(279):因为那个φ角 段落(280):已经是等于0了 段落(281):pz轨道 段落(282):好 我们只让θ角变化 段落(283):θ角我每隔15度 段落(284):我就变一下 段落(285):每隔15度我就变一下 段落(286):大家半径是一样的 段落(287):那么最后这是一个空间 段落(288):可以在空间画出很多这样的 段落(289):相同的半径 段落(290):不同的角度的这个点来 段落(291):那么我把这些点连在一块 段落(292):它就是两个球 段落(293):大家看这是我计算的值 段落(294):我们看只有在 段落(295):θ角等于0的时候 段落(296):它这个cosθ它是1 段落(297):这个是最大值 段落(298):再往下走 段落(299):你看都是小于1的 段落(300):都是小于1的 段落(301):有正数有负数 段落(302):好 我们把这些给它 段落(303):这些点把它连在一块 段落(304):我们看到 段落(305):这个pz轨道 段落(306):原来是两个球啊 段落(307):也就是说这个电子在原子核外 段落(308):如果它是p状态的话 段落(309):它运动的这个范围 段落(310):运动的这个形状 段落(311):是在xy的 段落(312):这个键轴的平面上 段落(313):是两个上下相切的球 段落(314):是这样的一个运动状态 段落(315):它是在这样的一个范围里运动 段落(316):那么这个 段落(317):因为是我们计算的三角函数 段落(318):你看到在这个 段落(319):xy的平面上边是正值 段落(320):在xy平面下边是什么 是负值 段落(321):这个正负号 段落(322):不代表说是正电荷 负电荷 段落(323):这是我们三角函数 段落(324):刚才计算的值 段落(325):有正的 有负 有正有负 段落(326):大家看原来这个pz轨道 段落(327):是两个相切的球 段落(328):好 那么依此 段落(329):照此我们就计算了 段落(330):s状态 p状态 段落(331):除了pz还有px py 段落(332):那么还有d状态 段落(333):d状态里边有5种情况 段落(334):这是原子轨道的角度分布图 段落(335):这张图很重要 段落(336):任何一本教材都有 段落(337):一定要把这个图把它看清楚 段落(338):我们看 s轨道 就是个球 段落(339):那么这个球没有方向性 段落(340):到了这个p轨道 段落(341):它有三个 段落(342):在x轴上叫px 段落(343):在y轴上叫做py 段落(344):在z轴上叫做pz 段落(345):那么d轨道 它有五种 段落(346):五种 我们看 段落(347):它是花瓣形的 段落(348):那么这叫dxy dxy是什么呢 段落(349):在x轴 y轴 夹角的平分线上 段落(350):它出现的机会最多 段落(351):出现的概率最大 段落(352):那么 你看dxy 段落(353):在xy的夹角的平分线上 段落(354):相对应的这都是正值 段落(355):这边 相反的这边都是负值 段落(356):这个正负号 都要记 段落(357):这都需要记的 段落(358):那么dyz 段落(359):是y轴跟z轴夹角的平分线 段落(360):dxz x轴跟z轴的夹角平分线 段落(361):这三个 是方向不同 轴不同 段落(362):样子是一样的 段落(363):那么还有两个是什么呢 段落(364):长的样子不一样 段落(365):一个 叫做dz平方 段落(366):一个叫做x平方减y平方 段落(367):x平方减y平方是整个在x轴上 段落(368):在y轴上 不在夹角平分线上 段落(369):那么dz平方是什么呢 段落(370):整个在z轴上 段落(371):在z轴上 段落(372):好 这张图 是非常重要的 段落(373):一定要把它记清楚 段落(374):那么再给你们一点形象的图 段落(375):刚才那是平面图 段落(376):实际上它是这样一个立体的 段落(377):大家看 这一看你看它 段落(378):这不是像气球吗 段落(379):对 我们就是形象化的 段落(380):用气球来表示原子轨道 段落(381):也就是电子在原子核外 段落(382):运动的状态 段落(383):过去申先生给我们上课的时候 段落(384):他都是自己吹了气球 扎好了 段落(385):来给我们讲 段落(386):现在我们有这个多媒体了 段落(387):我们可以画出来 段落(388):画出来来看 段落(389):好 那么原子轨道的角度分布 段落(390):在这里边你要有 段落(391):接受几个重要的结论 段落(392):在这里边 段落(393):我们把这个波函数的 段落(394):角度分布的图形 段落(395):我们仍然管它叫做原子轨道 段落(396):你说了人家玻尔 段落(397):那个量子化的 段落(398):叫那个轨道不合适 段落(399):你怎么还用 段落(400):我们是借用这个名字 段落(401):把波函数的角度分布的图形 段落(402):仍然叫做原子轨道 段落(403):那么也就是说 段落(404):你解出来的波函数ψ的角度部分 段落(405):也就是薛定谔方程的合理的解 段落(406):就等于原子轨道 段落(407):它就是原子轨道 段落(408):它就是原子轨道 段落(409):好 那么我们刚才 段落(410):对这几个量子数 段落(411):已经有了初步的概念 段落(412):大家来我们初步地来看一看 段落(413):好n等于1 段落(414):在第一电子层 段落(415):l等于0的时候 段落(416):是一个s状态 段落(417):也叫做s电子 段落(418):l要等于0 段落(419):还有一个量子数 段落(420):也是我们解薛定谔方程引进来的 段落(421):叫做m 磁量子数 段落(422):l要等于0 m只能等于0 段落(423):所以n等于1 段落(424):l等于0 m等于0 段落(425):这就是ψ1 0 0 段落(426):它是什么轨道呢 段落(427):是1s原子轨道 段落(428):就是刚才我给你们看的那个球 段落(429):它是一个球形 段落(430):那么2s原子轨道 段落(431):是表示第2电子层的s轨道 段落(432):第2电子层的s轨道 段落(433):它的量子数应该是什么呢 段落(434):n等于2 l等于0 m等于0 段落(435):大家看 只要l等于0的 段落(436):都是s状态 段落(437):那么不管你n等于几 段落(438):它都是s状态 段落(439):都是s状态 段落(440):所以这是2s原子轨道 段落(441):那么p轨道呢 段落(442):是l等于1的状态 段落(443):n等于2的时候 段落(444):才有p轨道 段落(445):n等于1的时候 段落(446):第一电子层没有p轨道 段落(447):因为它n等于1了 段落(448):l就不能等于1了 段落(449):n等于2 l可以等于1 段落(450):那么这是2p轨道 段落(451):m等于0 就是ψ2 1 0 段落(452):这是2pz轨道 段落(453):所以在这 段落(454):你要记住一点结论 段落(455):三个量子数 n l m 段落(456):这三个量子数 段落(457):可以确定一个原子轨道 段落(458):刚才我们说的 段落(459):1s原子轨道 段落(460):2s原子轨道 段落(461):2pz原子轨道 段落(462):这都是由三个量子数确定的 段落(463):三个量子数确定的 段落(464):好 波函数ψ就是原子轨道 段落(465):它代表了原子核外 段落(466):电子的一种运动状态 段落(467):以及电子这种运动状态的 段落(468):一个函数表达式 段落(469):那么每一种运动状态