主量子数（n）
描述电子层能量的高低次序和离核远近的参数。
n可为零以外的正整数。 n=1，2，3… 每个值代 表一个电子层：
主量子数(n) 1 2 3
45
电子层 第一层 第二层 第三层 第四层 第五层
电子层符号 K L M N O
n值越小，该电子层离核越近，其能级越低。
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角量子数（l）
确定原子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。
۞同一原子同一电子层内，对多电子原子来说，电子 间的相互作用造成同层能级的分裂，各亚层能级的相 对高低为Ens<Enp<End<Enf<……
۞同一电子亚层内，各原子轨道能级相同。
Enpx Enpy =Enpz
۞同一原子内，不同类型的亚层之间，有能级交
1926年，奥地利物理学家薛定谔提出了描述电子运动状态的 数学表达式，即著名的微观粒子运动方程—薛定谔方程。
2
x2
2
y2
2
z 2
8 2m
h2
(
E
V
)
0
式中: 为波函数, (x, y, z)
是空间坐标 x，y， z的函数
方程中m，E，V体现电子的微粒性，体现波动性。
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3. 波函数和原子轨道
波函数是描述核外电子在空间运动状态的数学函数 式，即一定的波函数描述电子一定的运动状态。
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2. 微观粒子的波粒二象性
1927年，美国物理学家戴维逊在进行电子衍射实验时发现高速 运动的电子束穿过晶体光栅投射到感光底片上时，得到的不是 一个感光点，而是明暗相间的条纹，与光的衍射图相似，证实 了电子的波动性。
电电 子子 枪束
薄晶体片
感光屏幕 衍射环纹
电子衍射实验示意图
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3. 波函数和原子轨道
1. 玻尔理论
氢原子核内只有一个质子，核外只有一个电子，它是最简 单的原子。在氢原子内，这个核外电子是怎样运动的？这个 问题表面看来似乎不太复杂，但却长期使许多科学家既神往 又困扰，经历了一个生动而又曲折的探索过程。
3
6.1.1 核外电子的运动状态
1. 玻尔理论
1、爱因斯坦的光子学说
1913年，28岁 2、普朗克的量子化学说
7
6.1.1 核外电子的运动状态
2. 微观粒子的波粒二象性 微观粒子的波粒二象性
1924年，法国物理学家德布罗依预言，假如光具有 波粒二象性，那么微观粒子在某些情况下，也能呈 现波动性。
h
mv
左边是电子的波长 ，表明它的波动性特征，右边
是电子的动量代表它的粒子性，通过普朗克常数把 电子的粒子性和波动性定量地联系起来，这就是电 子的波粒二象性。
n值确定以后， 可为零到(n-1)的正整数，l 0,1, 2(n 1) 其中每一个l 值代表一个电子亚层：
角量子数（l） 0 1 2 3 4 5
电子亚层符号 s p d f g h 对于多电子原子来说，同一电子层中的l 值越 小，该电子亚层的能级越低，如：2s<2p
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磁量子数（m） 是描述原子轨道在空间的伸展方向的。
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图轨 道 角 度 分 布
x
＋ ＋
17
6.1.2 原子轨道能级图
多电子原子的能级
鲍林近似能级图
1939年L.Pauling对周期表中 各元素原子的原子轨道能级 图进行分析，归纳，总结出 多电子原子轨道能级图。
21
6.1.2 原子轨道能级图
多电子原子轨道能量
22
23
从图中看出： ۞各电子层能级相对高低为K<L<M<N<O<……
的Bohr在
3、氢原子的光谱实验
4、卢瑟福的有核模型
的基础上，建立了Bohr理论.
4
6.1.1 核外电子的运动状态
1. 玻尔理论
玻尔原子模型要点：
定态轨道概念：核外电子运动取一定的轨道，在此 轨道上运动的电子不放出也不吸收能量。
轨道能级的概念：不同定态轨道的能量是不同的，离 核近能量低，离核远能量高，轨道的不同能量状态称 为能级，正常状态下，电子在低能轨道上称为基态， 获能量后可到高能轨道上，成为激发态。
基础化学
第六章 原子结构与分子结构
1
本章重点
1 微观粒子的波粒二象性
2 四个量子数
3 原子轨道能级图
4 核外电子排布能量三原则
5 元素周期表与元素性质的周期性
6 离子键、金属键、共价键
7 杂化轨道理论和分子的空间构型
8 分子间作用力与氢键
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第一节 原子核外电子的排布
6.1.1 核外电子的运动状态
5
6.激发态原子不稳定，当跃迁到低能 级时，释放出能量，以光的形式释放出来，不同元素的原子 发光时，各有特征的光谱。
轨道能量量子化概念：轨道间能量差值是不连续的，轨道能 量是不连续的，即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的能量在不连续的变化，称为 量子化。
m的取值决定于l值，可取2l+1个从-l到+l（包括零）的 整数，每一个m值代表一个具有某种空间取向的原子轨 道。 例：l 1, m 1,0, 1 三个数值，表示亚层上的三个相互垂 直的原子轨道。
自旋量子数（ ms ） 描述核外电子的自旋状态。
只针和有逆 12时或针 12方两向个。数值，表示电子的一种自旋方向，顺时
玻尔理论成功解释了氢原子和类氢原子光谱，缺陷是不 能解释多电子原子光谱。
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6.1.1 核外电子的运动状态
2. 微观粒子的波粒二象性
光的波粒二象性
1905年爱因斯坦提出了光子学说，圆满地解释光电效
应。光作为一束光子流，其能量表示为E = h，光不
仅具有波动性，而且具有粒子性。波粒二象性是光的 本性。
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5 . 量子数
从薛定谔方程中求出 (r,的,具) 体函数形
式，即为方程的解。它是一个包含 n, l, m 三 个常数项的三变量的函数，常表示为：
n,l,m (r, , )
n, l, m － 量子数
n, l, m 三个量子数是薛定谔方程有合理解 的必要条件。
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5. 量子数
描述原子中各电子的状态（指电子所在的电子层和原 子轨道的能级、形状、伸展方向以及电子的自旋方向 等）需要四个参数。
原子轨道是波函数的空间图像，即原子中一个电子 的可能的空间运动状态。
波函数的意义： ➢ 是描述原子核外电子运动状态的数学函数式，是空
间坐标x,y,z的函数，每一个波函数叫原子轨道。
➢ 每一个函数有一相对应的能量 E
➢ 波函数ψ 没有明确的直观的物理意义，但 ψ 2 是表 示电子在核外空间某处出现的几率，即几率密度。