自用 《无机化学》吉林大学（全集163）
1、微观粒子的三个特性
明暗相间的环纹是波动性
单个电子是粒子性
波动性是粒子性的统计结果
统计性规律
看在哪个区域出现的机会多
2、找一个函数，画出一个图
波函数
一个变量是常微分
有很多变量就是偏微分
二阶就是已经求过一次微分
不会解
分清镜像部分和角度部分
3、下角标的意义：四个量子数
主量子数n
取值 1，2，3，4.......
电子层数 K,L,M,N......
几何意义 表示核外电子离核远近 n越大离核越大
物理意义 单电子体系的能量由n决定 n越大能量越大
能量是量子化的，因为取值是不连续的
角量子数L
受n的限制
取值 0，1，2，3，4.......（n-1）.......
共n种取值
电子层数 K,L,M,N......
几何意义 决定了原子轨道的形状
n＝4
L=0 s轨道 球形 4s轨道
L=1 P轨道 哑铃型 4p轨道
L=2 d轨道 花瓣形 4d轨道
L=3 f轨道 4f轨道
同层中不同形状的称为亚层（能级）
物理意义 电子绕核运动，不仅具有能量，还具有角动量
角动量M是矢量，有大小也有方向，也是不连续的，是量子化的
转动惯量J不仅和质量有关，也和质量分布也有关系 kg·m2
w角速度 s-1
M=Jw kg·m2·s-1
单电子体系 能量E只和n有关，与L
无关
磁量子数m
取值 0，±1，±2，±3.......±L
共2l＋1个值
几何意义 决定了原子轨道的空间取向
L=1是，p轨道有0，＋1，-1，有三种取向，与取值个数相同
三个取向的能量相等，可以说能量简并，3重简并（磁场里面除外），简并度n的平方
0轨道是pz，px和py不能说是+1或者-1，也就是不能一一对应，需要线性组合
物理意义 取值决定轨道角动量在z轴上的分量（向z轴的投影）M2 是量子化的，磁量子数也是量子化的
可以求出角动量的方向
已知角动量的大小（半径),也知道在z轴上的分量，求出cos角度，求角度
描述轨道状态
1、离核远近
2、几何形状
3、空间分布方向
自旋量子数ms
电子有自旋
取值 ＋1/2 👆和-1/2 👇
几何意义 自旋方向只有两种
物理意义 在外磁场方向的分量自旋角动量Ms
是量子化的，自旋量子数ms是量子化的
一个原子里面没有两个四个量子数相等的电子存在，所以可以用来描述电子运动状态
一条轨道上最多有两个电子
概率和概率密度
概率：电子在空间某一区域出现的次数的多少
概率密度：电子在单位体积内出现的次数多少
概率＝概率密度×体积
电子云图，核电密集出现概率大，概率密度大
4.径向分布和角度分布
3个变量 ，需要在三维空间画图
4个变量，需要在四维空间画图，画不出
径向和距离有关，角度和角度有关
径向概率密度
单调无极值，波函数径向部分和r的关系
单位厚度的球壳，球壳极薄，概率密度均一，一致
体积近似于表面积×厚度
由▲r厚度引入求出单位厚度
半径大体积大，但是密度小
半径小体积大，但是密度大
径向概率
不单调，有极值
因为体积和密度的影响不同，作用的方向不同
1s 极值：玻尔半径
概率峰的个数可以用（n-L）来表示
两个峰值之间才有一个截面，截面的个数是(n-L-1)个
1s 概率极值峰离核最近，为第一层
2s,2p 概率极值峰比较接近，比1s远，为第二层
3s，3p概率极值峰接近，离核更远，为第三层
角度分布
依旧是从波函数角度切入
掌握图像，正负号也要记住
化学键，成键，对称性的时候要用到这些图
角度随意取值，对应的波函数（cos）的角度分布图（有正有负）
正负号不代表电性，只是根据解析式算出来的，表示原子轨道的对称性
电子云（是cos的平方）的角度分布图（没有正负）
5、核外电子排布和元素周期律
单电子体系，n相同，能量相同，n越大能量越高 有公式
多电子体系，受力非常复杂，不只是受原子核影响
多电子原子的能级
1、屏蔽效应
多电子体系，核外其他电子抵消部分核电荷，被讨论的电子受到核的作用变小
单电子能量已知，可以看成单电子体系讨论能量，看成中和以后的（主量子数相关）
屏蔽常数
受到的屏蔽越大，轨道的能量越高（受到的核的作用变小）
2、钻穿效应
角量子数L不同的电子，受到的屏蔽作用的大小不同，因为径向分布不同
n越小，L越小内层概率峰越多
电子离核越近能量越低
径向分布不同，L不同的电子钻穿到核附近来躲避其他电子屏蔽的能力不同，从而使自身的能量不同
能级交错现象
n和L均不相同，n大的电子的能量反而低于n小的电子的能量
6、原子轨道近似能级图
相似性：s轨道开头，p轨道结尾
ns，（n-2）f，（n-1）d，np
圆代表轨道，即m的取值个数
L=1，为p轨道，
m取值有三个，0，＋1，－1，
所以是三个圆圈
组内能级间能量差小，能级组间的能量差大
p三重简并，d五重简并，f七重简并
7、核外电子排布
①能量最低原理
电子先填充能量最低的轨道，
②保利不相容原理
同一原子没有四个量子数相同的两个电子，每个轨道最多容纳两个电子，且自旋方向相同
③洪特规则
电子在能量简并的轨道中，尽量以相同自旋方向进行排布，保持一致，则体系能量低
主量子数小的写到前面，虽然能量比较大
主量子数一致的放在一起
两个特例：铬和铜，用洪特规则解释
两个特例：铌和钼
四个特例：Ru，Rh，Pd，Ag
特例：Gd
记住比较特殊的：
第四周期：24，29，
第五周期：41，42，44，45，46，47，
第六周期：58，58，64，
第七周期：78，79
8、元素周期
第一周期
第二周期
第三周期
第四周期
第五周期
第六周期
第七周期
元素的原子核外电子所处的最高的能级组数，就是元素所在的周期数，就是主量子数最大是多少
9、元素的区和族
s区
p区
紫色，浅绿色为非金属，蓝色为金属元素
s区和p区的元素的族数，等于价层电子中s电子数和p电子数之和
d区
第一过渡系列的核外电子排布要熟记，否则配位化合物就不会太熟练
d区的族数，等于价层电子中（n-1）d的电子数和n s的电子数之和
ds区
f区
10、科顿轨道能级图
并不是所有的元素3d轨道比4s轨道能量高，先失去能量高的轨道上的电子。
实际测出的能级图
①z＝1，能量相同
②z＞1，各轨道的能量，随Z的增大而下降
③n相同，l不同的轨道，能量下降幅度不同，于是产生能级分裂
l大的下降幅度小，能量高
④不同元素，轨道的能级次序不同
4s轨道和3d轨道能量比较特殊
11、斯莱特规则
半定量，不是很精确
ns，np的能量是不同的，而斯莱特原则却看成了相同的
对于第一过渡，第四周期过渡元素还是好用的
可以用来解释屏蔽效应 钻穿效应 能级分裂 能级交错
①外层电子
外层对于内层电子没有屏蔽作用
②同组电子
屏蔽系数=0.35
1 s组的屏蔽系数=0.30
③讨论(n s,n p)组的电子
（n-1)层（包括的d，f）为0.85
(n-2)层以及以内的各层的电子为1.00
④讨论（n d）或（n f）组的电子
所有左侧电子，屏蔽系数均为=1.00
Z是总电子数
12、元素基本性质的周期性
1、原子半径
①共价半径
②金属半径
③范德华半径
范德华半径（有距离）>金属半径（相切）>共价半径（有重叠）
原子半径变化因素
同周期
①核电荷数Z增大，对电子吸引力增加，使原子半径减小的趋势，吸引
②核外电子数增加，电子之间的排斥力增大，使得原子半径有增大的趋势，排斥
这两个因素相互排斥
同一个周期第一个因素占主导地位
第二种因素占主导
原子半径在周期表中的变化规律
短周期主族元素
长周期元素
为啥后两个半径增大了，因为
总体减小，特殊情况
镧系收缩
同族中
与周期的影响因素相同
第二过渡系列和第三过渡系列半径差不多
2、电离能
H原子失去电子变成离子需要吸热
1s态电子变成自由电子
电离出一个电子
电离出1mol电子
第一电离能的定义：
第二电离能的定义：
第一电离能的变化规律
同周期中
同周期中，从左向右，核电荷Z增大，原子半径r减小。核对电子的吸引增强，越来越不容易失去电子。
所以第一电离能增大
短周期
两处反常：Be＞B
N＞O
Ne最大的原因
长周期，增加幅度较小
同族中
①核电荷数Z增大，核对电子吸引力增大，导致第一电离能增大
②电子层增加，r增大，电子离核远，核对电子吸引力减小，导致第一电离能减小
主族元素
副族元素
第三过渡系列和第二过渡系列的半径相似，第三过渡系列的核电荷数比第二过渡系列大
电离能和价态之间的关系
一个电子失去以后，过剩的正电荷相当于有效核电荷数增大，并且半径减小
在此基础之上再失去一个电子会变得非常困难。电离能是逐级增强的
用来看这些元素存在什么稳定的价态
3、第一电子亲和能
同周期
负号吸收热量，正号放出热量
同主族
F半径小，电子云密度比较大，电子亲和能小
4、电负性
综合考虑电离能和电子亲和能，推电子和拉电子能力，来衡量电子对的偏移能力或者金属性和非金属性，电负性越大，非金属性越强
同族中
绝对电负性
电负性计算
