§1-2核外电子运动状态的近代描述 [学习目的]了解电子的运动特征,识别电子和原子轨道的图像,掌握核外 电子运动状态的量子化描述(四个量子数) 、核外电子的运动特征 1.具有波粒二象性(波粒二象性,即波动性和粒子性) ①1924年,法国物理学家德布罗意提出假设A=h/p=h/m ②1927年,美国物理学家戴维逊通过电子衍射实验证实了电子运动具 有波动性。指出为物质波,概率波 ③1928年,又证实了质子、中子、原子、分子等微观粒子的运动都具有 波动性 结论:电子及所有实物粒子的运动特征是具有波粒二象性 2.测不准原理 应用经典力学能同时准确地测出宏观物体运动的位置和速度。如动量 但微观粒子就不同。1927年,德国物理学家海森堡提出了微粒运动的测不准 原理,即不能同时准确测定一个微观粒子运动的位置和速度。其关系式为 △x△Dx≈h 式中△x一某一方向的位置测不准量 △px-动量在x方向的分量的测不准量 h普朗克常数 即没有固定的轨迹,不能用经典力学描述其运动规律。 综上,需要应用量子力学描述其运动规律。即量子力学是研究电子、 原子、分子等微观粒子运动规律的科学。 二、波函数与原子轨道
6 §1－2 核外电子运动状态的近代描述 ［学习目的］了解电子的运动特征，识别电子和原子轨道的图像，掌握核外 电子运动状态的量子化描述（四个量子数）。 一、核外电子的运动特征 1．具有波粒二象性 （波粒二象性，即波动性和粒子性） ①1924 年，法国 物理学家德布罗意提出假设 = h / p ＝h／mv ②1927 年，美国 物理学家戴维逊通过电子衍射实验证实了电子运动具 有波动性。指出为物质波，概率波。 ③1928 年，又证实了质子、中子、原子、分子等微观粒子的运动都具有 波动性。 结论：电子及所有实物粒子的运动特征是具有波粒二象性。 2．测不准原理 应用经典力学能同时准确地测出宏观物体运动的位置和速度。如动量 p ＝ mv 但微观粒子就不同。1927 年，德国物理学家海森堡提出了微粒运动的测不准 原理，即不能同时准确测定一个微观粒子运动的位置和速度。其关系式为 Δx•Δpx ≈ h 式中 Δx—某一方向的位置测不准量； Δpx—动量在 x 方向的分量的测不准量； h—普朗克常数。 即没有固定的轨迹，不能用经典力学描述其运动规律。 综上，需要应用量子力学描述其运动规律。即量子力学是研究电子、 原子、分子等微观粒子运动规律的科学。 二、波函数与原子轨道
1.波函数(ψ) 原:描述波的数学函数式 现:描述核外电子的运动状态。 核外电子的运动规律可由薛定谔(奧地利物理学家)具体描述。(见P26) 解薛定谔方程可求得波函数(ψ)和系统的总能量(E),从而确定核 外电子的运动状态核能量的高低。 2.原子轨道 在量子力学中,把n、1、m三个量子数都有确定值的波函数称为原子 轨道。它只反映了电子在核外运动的某个空间范围 nm(,O,d)=Rn()n(0,) 径向部分角度部分 用波函数的角度分布图可直观描述核外电子的运动状态 s轨道,球形对称 p轨道,无柄哑铃形 Px d轨道,四瓣花形;f轨道,7个伸展方向,较为复杂 为了更形象说明原子核外电子的运动状态,有时还借用电子云的概念 三、概率密度与电子云 1.概率密度(w) 电子在核外空间某处,单位体积内出现的概率称为概率密度 2.电子云(Nv的图像) 7
7 1．波函数（ψ） 原：描述波的数学函数式。 现：描述核外电子的运动状态。 核外电子的运动规律可由薛定谔（奥地利物理学家）具体描述。（见 P26） 解薛定谔方程可求得波函数（ψ）和系统的总能量（E），从而确定核 外电子的运动状态核能量的高低。 2．原子轨道 在量子力学中，把 n、l、m 三个量子数都有确定值的波函数称为原子 轨道。它只反映了电子在核外运动的某个空间范围。 ( ,,) ( ) (,) n,l,m n,l Yl,m r = R r 径向部分 角度部分 用波函数的角度分布图可直观描述核外电子的运动状态。 s 轨道，球形对称 p 轨道，无柄哑铃形 Px Py Pz d 轨道，四瓣花形；f 轨道 ，7 个伸展方向，较为复杂。 为了更形象说明原子核外电子的运动状态，有时还借用电子云的概念。 三、概率密度与电子云 1．概率密度（ 2 ） 电子在核外空间某处，单位体积内出现的概率称为概率密度。 2．电子云（ 2 的图像）