原子结构思维导图

一张思维导图带你了解原子结构的知识内容，包括近代原子结构理论的确立、微观粒子运动的特殊性、核外电子运动状态的描述、核外电子的排布。

原子结构

• 近代原子结构理论的确立
  • 原子结构模型
    • 道尔顿：化学原子论
    • 汤姆生：低压气体放电实验—电子的荷质比
    • 密立根：油滴实验—电子的质量
    • 卢瑟福：α粒子散射实验—有核原子模型
    • 查德威克：发现中子
  • 氢原子光谱
    • 特点：在可见区有4条比较明显的谱线
    • 公式：巴尔麦和里德伯
    • 说明：卢瑟福无法解释，波尔可以解释
  • 波尔理论
    • 普朗克的量子论：能量不连续，是能量子的整倍数
    • 爱因斯坦的光子论：解释光电效应，E=hv(h为普朗克常量)
    • 波尔理论：
      • (1)电子所在的原子轨道离核越远，其能量越大
      • (2)电子离核无限远，成为自由电子，脱离原子核的作用，能量E=0
      • (3)受到外界能量激发，电子跃迁到离核较远、能量较高的轨道上，从基态变为激发态。
      • (4)hv=E2-E1~~~光的频率决定于轨道的能量之差
• 微观粒子运动的特殊性
  • 微观粒子的波粒二象性
    • 牛顿：光的粒子说（动量P）
    • 惠更斯：光的波动说（波长入）
    • 德布罗意：光的波粒二象性（电子衍射实验证明）
    • 公式：
      • p=hv/c=h/入
      • 入=h/p=h/mv
  • 不确定原理
    • 根本原因：质量太小（即由微观粒子本身性质决定）
    • 具体表现：位置和动量不能同时测定
  • 微观粒子运动的统计规律
    • 关系：电子的波动性是电子的粒子性的统计结果
    • 衍射：明纹是电子出现机会多的区域，暗纹是电子出现机会少的区域
• 核外电子运动状态的描述
  • 薛定谔方程
    • 说明
      • 有意义的波函数就是原子轨道
      • 波函数代表运动状态，不代表走过轨迹
  • 量子数的概念
    • (1)主量子数n
      • 意义：描述原子中电子出现概率最大区域离核的远近
      • 取值：1、2、3、…正整数
      • 电子层符号：K、L、M、N、O、P、Q
      • 决定了电子能量的高低
    • (2)角量子数l
      • 意义：多原子电子的能量由n和l共同决定
      • 取值：0、1、2、…(n-1) 共n个
      • 电子亚层符号：s、p、d、f、g
      • 决定了原子轨道的形状
        • l=0，s轨道，球形
        • l=1，p轨道，哑铃形
        • l=2，d轨道，花瓣形
    • (3)磁量子数n
      • 意义：决定原子轨道在核外空间中的取向
      • 取值：0、±1、±2、…±l 共(2l+1)个
    • (4)自旋磁量子数ms
      • 意义：表示同一轨道中电子的两种自旋状态
      • 取值：±1/2
      • 表示：↑和↓
    • (5)关系
    • (6)说明
      • 说明原子需要n、l、m
      • 说明电子需要n、l、m、ms
  • 用图形描述核外电子的运动状态
    • (1)电子云图
      • 概率：电子在核外空间某个区域内出现的机会
      • 概率密度：电子在空间某单位体积内出现的概率
      • 其他图像
        • 电子等概率密度面
        • 电子界面图
    • (2)径向分布图
      • 径向概率密度分布图
        • 概率密度随半径r增大而减小
      • 径向概率分布图
        • N峰=n-L N面=N峰-1
    • (3)角度分布图
      • 波函数的角度分布图
        • ±号看cos角
      • 概率密度的角度分布图
        • 无±号 且更瘦
      • p有三重简并轨道，d有五重简并轨道
• 核外电子的排布
  • 影响轨道能量的因素
    • 能级分裂
      • Ens<Enp<End<Enf
    • 能级交错
      • 例如E3d>E4s
    • 单电子原子
      • 电子的能量只与主量子数有关
      • 公式：E=-13.6*（Z^2/n^2）eV
    • 多电子原子
      • 原子核的引力+其他电子的斥力
    • 说明：
      • 原子轨道径向分布的不同，导致了屏蔽效应和钻穿效应，引起了多电子原子的能级分裂和能级交错。
  • 多原子电子的能级
    • 鲍林的原子轨道能级图
    • 科顿的原子轨道能级图
      • 课本p. 165(了解)
  • 核外电子的排布
    • 排布规则
      • (1)能量最低原理
        • 多电子原子在基态时，核外电子总是尽可能分布到能量最低的原子轨道。
      • (2)泡利原理（不相容）
        • 在同一原子轨道上，最多只能容纳自旋方式不同的两个电子。2n^2
      • (3)洪特规则
        • 电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道。
        • 全充满，半充满，全空 比较稳定
    • 电子排布
      • 原子实
        • 稀有气体的元素符号外加方括号的形式
      • 注意事项
        • 排列顺序和书写顺序不一样
        • 要以光谱实验结果为准