第二章子的结构和性质

结构化学第二章思维导图，内容有：单电子原子的Schrödinger方程及其解、量子数的物理意义、波函数和电子云的图形、原子光谱、元素周期表与元素周期性质、多电子原子的结构。

原子的结构和性质

• 单电子原子的Schrödinger方程及其解
  • 原子轨道函数由径向部分和角度部分组成
• 量子数的物理意义
  • n:主量子数，决定了体系能量的高低
  • l：角量子数，决定电子的原子轨道角动量大小
  • m:磁量子数,决定电子的轨道角动量在z方向的分量，也决定轨道磁矩在磁场方向的分量
  • s：自旋量子数，只能为1/2
• 波函数和电子云的图形
  • Ψ-r和Ψ2-r只用来表示s态的分布
  • 径向分布图：
  • 原子轨道等值线：ψ(r,θ,φ)=R(r)·Y(θ,φ)；电子云分布图形，原子轨道网格线图，电子云界面图，原子轨道轮廓图
• 原子光谱
  • 光谱支项：一般用大写字母S、P、D、F等表示多电子原子的角量子数，L=0，1，2，3等状态。再在左上标表示自旋多重性2S+1，借以表示不同的轨道或能阶。当在右下标表示总角动量量子数J具体数值
  • 氢原子发射光谱选律： Δn任意； Δl=±1； Δj=0，±1； Δmj=0，±1
  • 多电子原子光谱选律：ΔS=0;  ΔL=0,± 1;  ΔJ=0,±1;  ΔMJ=0,±1;  J=0→J’=0
  • 谱项能级高低判断：1、s越大越稳定；2、L越大越稳定；3、电子小于半充满，J越小越稳定；电子大于半充满，J越大越稳定
• 元素周期表与元素周期性质
  • 原子电离能的周期性：1、稀有气体总处于最大值，碱金属处于最小值；2、同一周期元素基本上随原子序数增大而增大（除过渡金属外）；3、对于同一周期过渡金属，随核电荷数增加，有效核电荷数增加不多
  • 电子亲和能:与核的吸引和核外电荷相斥有关
  • 电负性：1、金属电负性小，非金属电负性大；2、同一周期，从左到右，电负性增大、同一族，从上到下，电负性减小；
  • 6s惰性电子对效应
• 多电子原子的结构
  • He原子的Schrödinger方程
  • 屏蔽效应：核外某个电子i感受到核电荷减少，使能级升高的效应
  • 转钻效应：电子i避开其余电子的屏蔽，其电子云钻到近核区而感受到较大核电荷作用，使能级降低的效应
  • 中性原子从某个原子轨道上电离掉一个电子，而其余原子轨道上电子不因此发生改变，这个电离能的负值为该轨道的电子结合能
  • 原子核外电子排布遵循：Pauli原理，能量最低原理，Hund规则