关于[化学概论——原子结构（七）]的字幕: 段落(1):好 最后一个量子数 段落(2):叫做自旋量子数 段落(3):这个 就说 段落(4):从解这个薛定谔方程的时候 段落(5):我们没有用到它 段落(6):我们只引入了三个量子数 段落(7):它是后来 段落(8):根据实验和理论的要求 段落(9):人们又新加进来的 段落(10):这就是我当时说的 段落(11):就说这个氢原子的 段落(12):这个精细光谱 段落(13):发现就说 每条谱线 段落(14):它都是由 段落(15):两条靠得非常近的谱线形成的 段落(16):为什么那两条谱线 段落(17):能靠得那么近呢 段落(18):这个就是什么呢 段落(19):就是这个电子自旋的问题 段落(20):这是在1925年 段落(21):这个乌伦贝克和哥德希密特 段落(22):提出了电子自旋的这个假设 段落(23):就说这个电子在这运动的时候 段落(24):它自己本身还旋转 段落(25):那么有正自旋 反自旋 段落(26):我们用什么来代替它呢 段落(27):用正二分之一 段落(28):或者负二分之一 段落(29):来表示这个电子自旋 段落(30):也可以用什么呢 段落(31):向上的一个箭头 段落(32):和向下的一个箭头 段落(33):来表示电子自旋的两种状态 段落(34):正自旋跟反自旋 段落(35):好 现在我们四个量子数 段落(36):我们现在都说清楚了 段落(37):你也明白了 段落(38):那么就是由于 段落(39):四个量子数之间的 段落(40):这种制约的关系 才引出了 段落(41):我们前边所讲的原子轨道 段落(42):电子云的那些形状 段落(43):以及s电子 p电子 段落(44):d电子 f电子等等这些 段落(45):它们的 就说 段落(46):在空间的取向不同 段落(47):那么现在我们来看看 段落(48):这四个量子数 段落(49):我们再来把它详细地捋一遍 段落(50):那么原子中 段落(51):每一个电子的运动状态 段落(52):需要用四个量子数来描述 段落(53):除了解薛定谔方程 段落(54):需要的n l和m以外 段落(55):还包括一个ms 段落(56):那你这个电子 段落(57):它运动的时候 段落(58):它是正自旋 还是反自旋 段落(59):正自旋就是一种状态 段落(60):反自旋又是一种状态 段落(61):所以四个量子数 段落(62):确定的是电子的一种运动状态 段落(63):那么三个量子数 n l和m 段落(64):解薛定谔方程的时候 段落(65):我们用了三个量子数 段落(66):这三个量子数 段落(67):确定的是一种原子轨道 段落(68):所以这个 要分清楚 段落(69):这是往往每年的学生 段落(70):在学习的时候 这点分不清 段落(71):三个量子数 段落(72):确定的是一种轨道 段落(73):因为这三个量子数一定 段落(74):是s轨道 是p轨道 段落(75):还是d轨道 段落(76):就能确定了 段落(77):但是一个轨道里边 段落(78):还填两个电子 电子还有自旋 段落(79):所以这个电子的运动状态 段落(80):需要用四个量子数来描述 段落(81):原子轨道需要用三个就够了 段落(82):三个就够了 这是一点 段落(83):那么还有一点就是 段落(84):主量子数是干什么的 段落(85):决定电子层数 段落(86):和主要决定电子能量的 段落(87):那么角量子数 段落(88):决定原子轨道 段落(89):或者是电子云的形状的 段落(90):这个l的取值 段落(91):也影响电子的能量 段落(92):l的取值越高 形状越复杂 段落(93):能量越高 段落(94):磁量子数决定什么呀 段落(95):好 你这一种轨道 段落(96):d轨道也好 p轨道也好 段落(97):你在空间里是 段落(98):伸展方向是怎么伸展的 段落(99):好 你p轨道 段落(100):是在x轴上一个 段落(101):y轴上一个 z轴上一个 段落(102):三个不同的方向 段落(103):那么你d轨道 段落(104):有五种 有五种 段落(105):所以这个磁量子数是决定 段落(106):原子空间在空间的伸展方向的 段落(107):那么自旋量子数 段落(108):决定电子自旋的状态的 段落(109):电子正自旋属于一种状态 段落(110):反自旋还属于一种状态 段落(111):所以四个量子数确定之后 段落(112):电子在原子核外的 段落(113):空间的运动状态就确定了 段落(114):三个量子数确定的 段落(115):是确定的一种原子轨道 段落(116):确定的一种原子轨道 段落(117):那么把我们刚才 段落(118):前面所讲的 段落(119):所有的这些 段落(120):我们都可以通过这个表格 段落(121):把它表现出来 段落(122):这个表格 大家课下 段落(123):好好看看这个表格 段落(124):这里边 我们看 段落(125):主量子数n 段落(126):角量子数l 对吧 段落(127):磁量子数m 自旋量子数ms 段落(128):那么它们的取值以及各种状态 段落(129):这个跟我们后边还要讲的 段落(130):电子的填充有关系 段落(131):这张周期表是很有学问的 段落(132):这张周期表是很有学问的 段落(133):那么通过原子的结构 段落(134):再跟这张周期表联系起来 段落(135):你就发现 它们是 段落(136):就说 自然 大自然 段落(137):给我们的一种 段落(138):就说 造物主 段落(139):给我们造出来的这些东西 段落(140):它们是非常有规律的 段落(141):不是瞎来的 非常有规律的 段落(142):这个 大家课下 段落(143):自己好好去研究研究这个表格 段落(144):我们下边 再把我们讲的 段落(145):核外电子运动的状态 段落(146):这第一个大问题 段落(147):我们把它进行一下小结 段落(148):00:06:45,006 --> 00:05:45,010 段落(149):00:06:45,102 --> 00:06:45,104 段落(150):首先 我们讲了 段落(151):我们是从电子是微观粒子 段落(152):它的运动状态 段落(153):只能用什么呢 段落(154):用微观的理论 段落(155):也就是说 段落(156):电子具有波粒二象性 段落(157):既是粒子 又是波 段落(158):不能够同时准确地确定 段落(159):它的动量跟它的位置 段落(160):那怎么办 段落(161):它的空间运动状态怎么办呢 段落(162):只能用波函数去描述 段落(163):也就是说 段落(164):薛定谔方程 段落(165):到现在还都是非常有（用） 段落(166):没有第二个人 段落(167):再找出其他的好办法了 段落(168):只有这个办法 段落(169):所以就说 电子是微观粒子 段落(170):不能用宏观的力学的那些观点 段落(171):都不行 段落(172):只能用薛定谔方程 段落(173):用波函数ψ 段落(174):来描述电子的运动状态 段落(175):这是第一个观点 段落(176):我们前边讲了那么多 段落(177):好 那么在微观世界里边 段落(178):这个电子的运动状态 段落(179):用波函数ψ来描述 段落(180):那么怎么来描述它呢 段落(181):解薛定谔方程的时候 段落(182):我们引入了三个量子数 段落(183):表示它是不连续的 段落(184):引入了n l和m 段落(185):我刚才就说过了 段落(186):这三个量子数 段落(187):确定的是一种原子轨道 段落(188):那么再引入m s 段落(189):四个量子数 段落(190):确定的是什么呢 段落(191):是电子的一种运动状态 段落(192):这是第二个我们要明白的问题 段落(193):第三个 段落(194):我们要明白的问题是什么呢 段落(195):波函数ψ 跟原子轨道 段落(196):跟电子云 段落(197):它们之间有什么区别跟联系 段落(198):这个学完这一章之后 段落(199):这是一个必须要清楚的问题 段落(200):必须要清楚的问题 段落(201):这就是我一再强调的 段落(202):我已经重复好几遍了 段落(203):什么是原子轨道 段落(204):波函数ψ就是原子轨道 段落(205):解这个ψ 需要用三个量子数 段落(206):也就是n l和m 段落(207):所以说 三个量子数 段落(208):第二点 就是刚才我还在说的 段落(209):四个量子数 所确定的 段落(210):是电子的一种空间运动状态 段落(211):它表示一个电子的 段落(212):一种空间运动状态 段落(213):好 那么电子云是什么呢 段落(214):电子云是电子在这个空间 段落(215):出现的概率密度的一个表示 段落(216):那么原子轨道跟电子云 段落(217):它们俩的区别是什么呢 段落(218):形状相似 相似而已 段落(219):不一样 不同的是 段落(220):原子轨道上边有正负号 段落(221):我在 前边给你们讲 段落(222):我说 这正负号得记 段落(223):好 pz轨道 段落(224):上边一个球 下边一个球 段落(225):上边的球是正号 段落(226):下边那球是负号 段落(227):好 第四一点 段落(228):四个量子数之间 是互相联系 段落(229):又互相制约的 段落(230):n的取值 确定了之后 段落(231):l的取值 段落(232):角量子数的取值受n的限制 段落(233):磁量子数的取值 段落(234):受角量子数的限制 段落(235):当然最后自旋量子数 段落(236):它就两个值 没别的可选 段落(237):一个正自旋 一个反自旋 段落(238):由正二分之一和负二分之一 段落(239):来代替两个自旋方向不同的 段落(240):这个自旋状态 段落(241):所以 这样就说 段落(242):在一个原子当中 段落(243):它有那么多电子 段落(244):没有一个电子的四个量子数 段落(245):是完全一模一样的 段落(246):那么下边我们应该讲什么呢 段落(247):讲我们要讲的 段落(248):三个大问题里边的第二个问题 段落(249):知道了原子核外 段落(250):电子运动的状态 段落(251):是用四个量子数来描述的 段落(252):那现在我说了 段落(253):那你那都是一个电子好说 段落(254):对吧 段落(255):一个电子你怎么运动都行 段落(256):问题我周期表当中那么多元素 段落(257):绝大多数 段落(258):几乎所有的 除了几个以外 段落(259):大家都是多电子原子 段落(260):我怎么来表示它 段落(261):这就是 段落(262):我前边给你们留下的一些问题 段落(263):就说我说 段落(264):将来我们要解决这个问题 段落(265):就说 多电子原子 段落(266):它的这个轨道 这个能级 段落(267):怎么来确定 段落(268):因为什么呢 它相互之间还有 段落(269):我前边给你们讲过 段落(270):4s电子 它虽然在第四电子层 段落(271):但是它能够钻到原子核内部 段落(272):3d电子 段落(273):虽然比4s电子靠近原子核 段落(274):但是因为它没有靠近 段落(275):就说 钻到原子核内部的小峰 段落(276):它只有一个大峰 段落(277):它虽然 按说它是属于内层的 段落(278):它的能量反而比人家的要高 段落(279):比4s电子要高 段落(280):就说 这种钻穿效应 段落(281):在多电子原子里边 段落(282):我们就需要解释了 段落(283):需要来解释了 段落(284):好 那么 段落(285):在这个第二个大问题里边 段落(286):我们要讲两个问题 段落(287):一个是多电子原子的能级 段落(288):一个是核外电子排布的原则 段落(289):这个能级确定了 段落(290):那么我们再怎么排这些电子 段落(291):好 我们先来看看 段落(292):多电子原子的能级 段落(293):多电子原子的能级 段落(294):就说 在这里边 段落(295):多电子原子的能级 段落(296):不是通过理论算出来的 段落(297):这是实验的结果 段落(298):实测的这个结果 段落(299):也就说 段落(300):鲍林的原子轨道能级图 段落(301):是鲍林他做了很多很多的实验 段落(302):每种元素 每一种电子 段落(303):就说在不同的 段落(304):电子层上的电子的能量 段落(305):他都进行了测试 段落(306):这就是说什么呢 段落(307):我们所得到的 段落(308):这个原子轨道能级图 段落(309):从薛定谔方程 段落(310):不能够得到精确的解 段落(311):只能什么呢 借助于 段落(312):某些实验数据做近似的处理 段落(313):得到核外电子排布的基本规律 段落(314):得到核外电子排布的基本规律 段落(315):好 那么鲍林这个 段落(316):美国的这个化学家 段落(317):结构化学家 段落(318):他根据光谱实验的结果 段落(319):他测试了很多 段落(320):他把这些实验数据 段落(321):把它累计起来 段落(322):从里边找出规律 段落(323):他就画了一张 段落(324):多电子原子的原子轨道能级图 段落(325):原子轨道能级图 段落(326):这个原子轨道能级图 段落(327):是针对多电子原子而言的 段落(328):而言的 段落(329):那么这个能级图的 段落(330):一个最重要的用途 段落(331):也就说 你别看我讲的这么多 段落(332):等到最后我讲完了 段落(333):我给你讲讲这一章 段落(334):实际上就几个问题 段落(335):就几个问题 段落(336):但是要讲清楚这几个问题 段落(337):我们说了那么多 段落(338):这个原子轨道能级图 段落(339):是干什么用的 段落(340):就是我下边这句话 段落(341):这个图中能级的顺序 段落(342):是指价电子层中填入电子时 段落(343):各能级能量的相对高低 段落(344):大家看这个图 段落(345):这个图 不少的教材上都有 段落(346):这个图非常直观 非常直观 段落(347):当然它也有缺点 段落(348):一会我们再说 段落(349):大家看 段落(350):在这张图上有那么多小圆圈 段落(351):不同颜色的小圆圈 段落(352):一个小圆圈 段落(353):就代表一种原子轨道 段落(354):你们看 段落(355):我在这里边用粉颜色的小圈 段落(356):这是粉颜色的 段落(357):你注意了吧 所有粉色的 段落(358):都是s轨道 看到了吧 段落(359):都是s轨道 段落(360):然后这三个绿的并排在一起 段落(361):这表示能量是一样的 简并的 段落(362):为什么说能量是一样的呢 段落(363):你看我这个图 段落(364):我这个图的纵坐标 段落(365):表示的是能量 能量的高低 段落(366):当然越往上能量越高 段落(367):我这横坐标是什么呢 段落(368):表示的n的取值 段落(369):n取1 2 3 4 5 6 7 段落(370):表示n的取值 段落(371):那么你看这三个绿的圈 段落(372):表示这三个p轨道 段落(373):能量是一样的 段落(374):那么这是2p轨道 3p轨道 段落(375):4p轨道 5p轨道 6p轨道 段落(376):因为它们的n不一样 段落(377):所以它能量高低不一样 段落(378):能量高低不一样 段落(379):好 那么这五个蓝色的圈 段落(380):表示的是d轨道 段落(381):五个能量简并的d轨道 段落(382):红色的圈七个 段落(383):表示的是f轨道 段落(384):好 那么按照什么顺序来的呢 段落(385):我们看 段落(386):能量最低的是1s轨道 段落(387):然后是2s 2p 3s 3p 段落(388):3p轨道 段落(389):第三电子层除了有3p以外 段落(390):n等于3 段落(391):l可以取0 1和2 段落(392):它应该有三种轨道 段落(393):所以它除了3s轨道 3p轨道 段落(394):还有什么 3d轨道 段落(395):所以n等于3的时候 段落(396):它还有什么呢 我们看 段落(397):还有3d轨道 3s 3p 3d 段落(398):但是你看 段落(399):这里边问题就出来了 段落(400):那么前边的n等于1 段落(401):第一电子层 第二电子层 段落(402):这都好说 都分开了 段落(403):第一层 第二层 段落(404):那么第三层 段落(405):第四层应该在第三层的外边 段落(406):对吧 段落(407):但是你看 这个4s 段落(408):怎么跑到 段落(409):人家这第三层里边来了 能量 段落(410):4s 4p 4d 4f 段落(411):这是第四电子层的 段落(412):但是你看 第四电子层 段落(413):是不是跟第五电子层 段落(414):也有交叉 段落(415):第三电子层跟第四电子层 段落(416):也有交叉 段落(417):这就是我后边要讲的 段落(418):能级交错 段落(419):为什么4s的能量 段落(420):比3d的能量要低 段落(421):前边讲钻穿效应的时候 段落(422):那张图大家已经看到了 段落(423):大家已经看到了 段落(424):因为4s电子 它有4个峰 段落(425):它由小峰能够钻到 段落(426):原子核的内部 段落(427):靠近原子核 而3d电子 段落(428):它只有一个峰 段落(429):它没有机会靠近原子核 段落(430):虽然你是第三电子层 段落(431):应该比第四电子层能量低 段落(432):但是 段落(433):由于你这个原子轨道的形状 段落(434):不一样 段落(435):也就是对于多电子原子 段落(436):这个电子的能量 段落(437):不仅决定于n 段落(438):还决定于你的l的取值 段落(439):还决定于你l的取值 段落(440):好 我们把这个 段落(441):鲍林的原子轨道能级图 段落(442):大家还看到 段落(443):我每几个 段落(444):我就把它用一个红色的框 段落(445):框起来 段落(446):这个框起来 框了几个呢 段落(447):大家一看 大家看看 段落(448):1 2 3 4 5 6 7 段落(449):我框了七个框 段落(450):当然你说 段落(451):上边还有没有 有 段落(452):那么我们就框到这 段落(453):这七个框 段落(454):你想一想 这七个框 段落(455):我这有文字 段落(456):我说 这叫做能级组 段落(457):第一能级组 第二能级组 段落(458):第三能级组 段落(459):一直到第七能级组 段落(460):那同学们想一想 段落(461):你们都学了化学在中学 段落(462):都看见过元素周期表 段落(463):现在目前 段落(464):元素周期表有几个周期 段落(465):七个周期 对不对 段落(466):好 那么这七个周期 段落(467):就是这七个能级组 段落(468):你看鲍林的 段落(469):这个原子轨道能级图 段落(470):科学不科学 段落(471):他把能量相近的 段落(472):我不管你是第几电子层的 段落(473):我就给你搁到一块 段落(474):那么第一电子层 第二电子层 段落(475):没得说 很简单 段落(476):第三电子层 我包括谁 段落(477):就说这个第三能级组 说错了 段落(478):第三能级组包括谁 段落(479):不光是有你3d 还有4s 4p 段落(480):这是第4能级组 段落(481):还是第4能级组 段落(482):就说第4能级组 段落(483):应该是第4电子层的 段落(484):但是我还包括了谁 段落(485):包括了3d 包括了3d 段落(486):那么第五能级组你看 段落(487):主要是第五电子层的 段落(488):但是我还包括了谁呢 段落(489):包括了4d 段落(490):我打破了你这个界限 段落(491):我按能量相近的 段落(492):我搁成一组 段落(493):结果这就是 段落(494):跟我们现在的周期表 段落(495):是非常吻合的 七个周期 段落(496):一会我们后边再详细地讲这个 段落(497):由近似能级图 段落(498):我们还能看出什么呢 段落(499):我们还能看出什么呢 段落(500):我们看 第一 段落(501):角量子数l相同的能级 段落(502):其能量大小由主量子数n决定 段落(503):n越大 能量越高 段落(504):这个不用说 段落(505):这个在前边 我们已经看到了 段落(506):好 我们再看第二点 段落(507):主量子数n相同 段落(508):角量子数l不同 段落(509):大家都是一个电子层的 对吧 段落(510):l取值不同 那么怎么样 段落(511):它发生能级分裂 段落(512):发生能级分裂 段落(513):那么这点所谓能级分裂 段落(514):是什么呢 段落(515):是指的一个电子层里边 段落(516):会有不同的能级 段落(517):会有不同的能级 段落(518):我们看 在n等于3 段落(519):这是等于3的这个电子层里边 段落(520):有3s 3p 3d 你看 段落(521):它们这能量是不一样的 段落(522):在第四电子层里边 段落(523):有4s 4p 4d 4f 段落(524):能量也不同的 这叫能级分裂 段落(525):这叫能级分裂 段落(526):好 那么能级交错 段落(527):就是刚才我说的能级交错 段落(528):4s跟3d不属于一个电子层的 段落(529):现在把它们分到一块来了 段落(530):都分到第四能级组 段落(531):这叫能级交错 段落(532):所以 关于这些 段落(533):鲍林的原子轨道能级图 段落(534):大家要好好地看看 段落(535):这里边非常有学问 段落(536):非常有学问 段落(537):我们休息一下 我们再来讲讲 段落(538):这个鲍林的原子轨道能级图