1、1、對原子結(jié)構(gòu)的量子力學解釋，2、氫電子是微觀粒子，具有波粒子二重性，因此不能用經(jīng)典力學解釋。要正確地描述氫原子中電子的運動，必須采用量子力學方法。1.氫原子中電子的薛定諤方程認為，氫原子核的質(zhì)量大于核外電子的質(zhì)量，核和電子的平均距離遠高于核的先導，并將核視為停止點電荷。如果選擇原子核的位置作為坐標原點，那么在氫原子中，電子受到原子核庫侖力場的作用。以無限為位置能量零點，其位置能量函數(shù)可以通過用位置薛定諤方程替換：3，u的值來獲得：電子位置能量u具有球?qū)ΨQ，所以球形坐標r，它與球形坐標r，x，y，z的關(guān)系是：固定狀態(tài)薛定諤方程，-4能量量化和主楊紫數(shù)n，氫原子問題可以簡化為上述三個常微分方程，

2、將R(r)，()，()的乘積規(guī)范化，得到氫原子的波函數(shù)。2 .3個楊紫的數(shù)量及其物理意義可以在解方程(1)的過程中得到：(1)能量E0不管電子取什么值，方程都被解，此時電子不受原子的約束，氫原子處于電離狀態(tài)，因此e是連續(xù)的。(2)為解能量E0方程，e只能取個別值，即n是主楊紫數(shù)，6，這說明角動量也是量子化的。也稱為環(huán)繞楊紫或角度楊紫數(shù)，也稱為子楊紫數(shù)。3 .角動量的空間量子化和子量子數(shù)ml，2?！败壍馈苯莿恿苛炕蛻腋?shù)，只給出其大小，沒有指明方向。角動量是矢量。為了得到給定狀態(tài)薛定諤方程的答案，角動量的方向不能在空間的方向上持續(xù)變化，只能采取一些特定的方向，這稱為空間量子化。7，角動量外部磁

3、場方向(z軸方向)的投影LZ只能取以下單個值：稱為磁楊紫數(shù)，只能取一個值。角動量表示空間方向的角動量只有一種可能和量子化。理論證明氫原子系統(tǒng)的能量不僅由主楊紫數(shù)決定，而且受次楊紫數(shù)的影響。相同的n，對應(yīng)的角度楊紫狀態(tài)有n，可以有不同的能量。在5種可能的情況下，8，量子力學中，電子的狀態(tài)被描述為波函數(shù)，波函數(shù)與上述楊紫數(shù)相關(guān)，所以我們可以寫如下。外部磁場中的原子，其能量水平分裂，其分裂的低級級數(shù)決定子數(shù)和磁數(shù)。3 .波函數(shù)的概率密度，指示電子在由確定的狀態(tài)下在空間點發(fā)生的概率。表示電子在體積元素內(nèi)出現(xiàn)的概率。9，向上對從0，02積分的情況下可以得到：在半徑r到r dr的球殼中找到電子的概率為：電

4、子的概率密度隨角度變化，電子三維角度內(nèi)的概率：10，駐波，電子的概率密度不取決于角度，所以概率密度圍繞z軸對稱分布。電子在各處分布概率不同，意味著電子在不同地點出現(xiàn)的概率不同。電子不是在核外以一定的軌道運動，不能確定電子出現(xiàn)的確切位置，只能知道它出現(xiàn)在核外角處的概率。11，實驗證明，電子除了核運動外，還圍繞自射軸旋轉(zhuǎn)。1.電子的自旋，1921年，斯坦和格拉赫在不均勻的磁場中發(fā)現(xiàn)了s狀態(tài)的原子射線束，一束分為兩束的現(xiàn)象。這個實驗事實是幾個復(fù)雜的分裂，僅憑原子軌道磁矩無法解釋原子光譜。因此，實驗中使用的原子是s狀態(tài)，軌道角動量為0，所以沒有軌道磁矩。實驗事實1，除了軌道磁矩外，原子內(nèi)還存在另一種磁

5、矩。，結(jié)論，12，1925年，25歲以下的年輕大學生烏倫貝克和考斯米特提出了電子自旋的大膽假設(shè)，認為電子不是帶電，而是軌道運動以外還有自旋運動。自旋運動產(chǎn)生的自旋角動量LS也人為地規(guī)定了遵循量子化條件： (風格的s稱為自旋楊紫數(shù))；旋轉(zhuǎn)角動量也量化了空間人為方向的方向，并且只能獲得LS的場方向的分量LSZ(樣式的mS稱為自旋子量，只能有(2S 1)個值)的值。考慮到上述一線分成兩行的事實，例如，13，電子的自旋角動量只有一個固定值：自旋角動量在外場方向只有兩個方向：結(jié)論，2。四個量子數(shù)，概括起來，原子的電子運動必須由四個量子數(shù)決定，即原子的電子有四個自由度。主楊紫數(shù)。電子的能量主要取決于它。1

6、4，角楊紫數(shù)決定電子軌道角動量，磁數(shù)決定軌道角動量的空間方向，自旋子量子數(shù)決定自旋角動量的空間間方向。這是一個稱為自旋向上的計時。負值時，稱為自旋向下。3 .泡利不相容原理，1925年，泡利認為原子的電子不能具有相同的運動狀態(tài)，在一個原子內(nèi)同時有兩個或更多的電子具有相同的量子數(shù)是不可能的。15，1916年，科塞爾提出了原子的殼結(jié)構(gòu)。n是同一電子構(gòu)成“殼”。n=1、2、3等狀態(tài)的相應(yīng)shell分別表示為大寫k、l、m、n、o、p等。l相同的電子構(gòu)成shell或shell，對應(yīng)于l=0，1，2，等狀態(tài)分別用小寫字母s、p、d、f、g、h等表示。下面根據(jù)Paulie不相容原理計算每個殼可以進入的電子

7、數(shù)。(1)首先考慮n和l楊紫數(shù)相同的電子組成的子殼中可以包含的電子的最大數(shù)量：一個l可以有(2l 1) ml，每個ml可以有兩個ms，因此每個l可以有2(2l 1)的不同狀態(tài)。也就是說，每個子殼可以容納的最大電子數(shù)為Nl=2(2l 1)。16，(2)現(xiàn)在考慮具有相同n楊紫數(shù)的電子組成的一個殼體中可以包含的電子的最大數(shù)量。一個n的l值可以具有與l=0、1、2、(n-1)對應(yīng)的n。因此，對應(yīng)于每個n，可以擁有的狀態(tài)數(shù)，即可以保存的最大電子數(shù)，如下所示。這樣，就可以計算出原子內(nèi)每個殼和殼中能進入的電子的最大數(shù)量，如下表所示：17，原子處于正常狀態(tài)時，每個電子總是占據(jù)盡可能最低的能量狀態(tài)，從而使整個原

8、子系統(tǒng)的能量保持在最小，即原子系統(tǒng)能量最穩(wěn)定的時間。這個結(jié)論被稱為“能量最小原理”。4 .根據(jù)能量最小的原理，能量最小的原理，電子通常以小-大的順序填充每個級別，但能量水平仍然與角度楊紫數(shù)l有關(guān)，因此，在某些情況下，如果沒有填充小于n的殼體，大于n的殼體將開始以電子方式填充。我們學者徐光憲對n和l徐璐不同狀態(tài)的能源準尉問題總結(jié)了規(guī)律。對于原子的外電子來說，能級可以決定更大、更高的能級。18，根據(jù)此規(guī)則，級別(例如4s (n=4，l=0)和3d (n=3，l=2)，前者的(n 0.7l)=4，后者的(n 0.77 l)基于上述結(jié)論，我們來看幾個簡單元素的電子構(gòu)成。19，(1)氫原子外層只有一個電

9、子，紀寧狀態(tài)可以用楊紫數(shù)1，0，1/2或1，0，0，-1/2來解釋。主楊紫數(shù)為1，角度楊紫數(shù)為0，充電電子數(shù)為1，因此電子配置記錄為1s1。(2)氦原子的紀寧狀態(tài)的楊紫數(shù)與氫原子相同，但前者有兩個，自旋方向相反，因此紀寧狀態(tài)可以用楊紫數(shù)1，0，0，1/2和1，0，0，-1/2來解釋。主楊紫數(shù)為1，角楊紫數(shù)為0，充電電子數(shù)為2，因此電子的組成為1s2。(3)鉀原子有19個電子，鉀的3d殼能量比4s殼高，因此鉀的第19個電子填充在4s分離器層，而不是3d分離器。前者由1s22s22p63s23p64s1組成。20，原子的電子殼結(jié)構(gòu)解釋化學元素的周期表。元素的周期性規(guī)律完全是一種反應(yīng)，表明原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)從量到質(zhì)的變化，徐璐沒有任何關(guān)系，而是有著深刻的內(nèi)在關(guān)系。示例：已知砷的電子配置為1s22s22p63s23p63d10。4s2 4p3。尋找：(1)砷原子有什么電子主殼？(？(2) n=3個星期的shell有多少個shell？(？3)砷最外層的主殼里的分子總數(shù)是多