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SAT2化学考点:Quantum Number 量子数

时间:2017-03-30 责任编辑: 培臻SAT培训 浏览次数:

       下面是培臻教育小编为大家整理的一篇关于SAT2化学考点:Quantum Number 量子数的文章,供大家参考,下面是详细内容。
 
  在SAT2化学考点中,我们都知道电子绕着原子核在固定的轨道上作圆周运动,每个轨道隶属于特定的亚层,每个亚层又隶属于特定的主能级。
 
  量子的概念
 
  什么叫量子(quantum)?在微观领域中,某些物理量的变化不是连续的,而是以最小的单位跳跃式进行的,我们就说这个物理量是量子化(quantize)的,这个最小的基本单位叫做量子。比如说,在波尔模型中,电子在不同轨道间发生跃迁时所释放或者吸收的能量是不连续的定值,所以,这个能量就是量子化的。
 
  量子数是量子力学中表述原子核外电子运动的一组整数或半整数(所谓半整数,指的就是1/2、-1/2这类带1/2的数字)。因为核外电子运动状态的变化不是连续的,而是量子化的,所以量子数的取值也不是连续的,而只能取一组整数或半整数。量子数包括主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数ms四种。哪四种?请往下看……
 
  主量子数(principal quantum number)
 
  主量子数用字母n表示,是表征电子所处主能级的参数,或者说,n代表电子层数,n的取值为1,2,3,……等正整数。n=1表示该电子位于第一主能级上,n=2表示该电子位于第二主能级上,依此类推。
 
  习惯上,人们还常用大写字母K、L、M、N、O、P来分别代表n=1,2,3,4,5,6,……等电子层数。
 
  主量子数n的取值和电子所处电子层的能量有关,在其它参数相同情况下,n越大,能量越大。
 
  角量子数(angular momentum quantum number)
 
  角量子数用字母l表示,是表征电子所处亚层的参数,l的取值为0到(n﹣1)间的任意正整数(含0和n﹣1)。l=0表示该电子处在s亚层上,l=1表示该电子处在p亚层上,l=2表示该电子处在d亚层上,l=3表示该电子处在f亚层上。
 
  例如,当n=1时,l的取值只有0,这就表示1s亚层;当n=2时,l的取值可为0和1,这就分别表示2s和2p亚层。
 
  角量子数l的取值也和电子所处亚层的能量有关,在n一定的情况下,l越大,能量越大。
 
  磁量子数(magnetic quantum number)
 
  磁量子数用字母m表示,是表征电子所处轨道的参数,m的取值为-l到l间的所有整数(含-l和l)。
 
  例如,当l=0时,表示电子位于s亚层上,此时m只能取值0,表明s亚层只含1条轨道;当l=1时,表示电子位于p亚层上,此时m的取值有三个:-1,0,1,表明p亚层含有三条轨道。
 
  请注意,磁量子数m与轨道能量无关,处于同一亚层中磁量子数不同的各轨道能量相同。我们把这样的轨道称为等价轨道,如p亚层中的三个轨道以及d亚层中的5个轨道就属于等价轨道。
 
  自旋量子数(spin quantum number)
 
  实验表明,电子除了绕原子核运动外还能自转,称为自旋(spin)。为便于理解,同学们可以这样作个类比,把电子比作地球,把原子核比作太阳,电子绕原子核作圆周运动就好比地球公转,电子自旋就好比地球自转。电子的自旋方向只有顺时针和逆时针两种,用符号↑和↓表示。表征电子自旋的参数就是自旋量子数,用字母ms表示。它只有两个取值:1/2和-1/2。这里要提醒同学们注意一点,请不要纠结1/2和-1/2到底哪个代表顺时针自旋,哪个代表逆时针自旋。我们只需知道一点:电子的自旋方向只有顺时针和逆时针两种。
 
        用n、l和m三个量子数可以确定电子所处的具体轨道,用n、l、m和ms四个量子数可以确定核外电子的运动状态。表中列举了各量子数的取值以及对应的电子运动状态。
       

 
  SAT2化学考点词汇
 
  quantum number:量子数
 
  quantum:量子
 
  quantize:量子化
 
  principal quantum number:主量子数
 
  angular momentum quantum number:角量子数
 
  magnetic quantum number:磁量子数
 
  spin quantum number:自旋量子数
 
  spin:自旋
 
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