四个量子数

主量子数 $n$

代表电子大层，取值为正整数。

$n$ 越大，表明电子能级或主能级层的能量越大，也表示电子离核的平均距离越大。

角量子数 $l$

取值为 $0,1,2,\cdots n-1$。

代表电子亚层，电子在空间中的运动形式，用 $s,p,d,f$ 表示。

磁量子数 $m_l$

取值为 $0,\pm1,\pm2,\pm3\cdots\pm l$。

代表亚层中轨道的数目。原子轨道在空间中的不同取向。

自旋量子数 $m_s$

前面三个量都是薛定谔方程解出来的，但是实验发现氢原子在不均匀磁场中，电子由 $2p$ 跃迁到 $1s$ 时，得到两条靠的很近的普贤，说明电子还存在其它的运动形式。

$m_s=\pm\frac{1}{2}$，每个轨道中只能容纳两个电子。

三个原理

能量最低原则

电子首先充满 $n,l$ 最小值的原子轨道

泡利不相容原理

一个原子轨道只能容纳两个自旋相反的电子。

洪特规则

独占轨道+自旋相反。

半充满或者全充满能量最低。

所以就有基态和激发态。

原子的能级

$E_i=-\frac{Z_i*}{n^2} \times 13.6 \rm (eV)$

分子结构

一根单键相当于共用一对电子，相当于两对电子。

于是 \ce{NO3-} 的 \ce{N} 不能连 5 根键，这样就有 10 个电子了。

元素的氧化数和成键数是两个不同的概念，注意区分。

杂化理论

杂化的判定

\ce{BF3},\ce{NF3} 的杂化类型，前者为平面三角型，后者有一对孤对电子，于是成三角锥形。

杂化轨道的形状

从上到下依次为：

直线型，平面三角型，正四面体型，三角双锥型，正八面体。

举例

\ce{PCl3}

一对孤对电子，三角锥形。

\ce{PCl5}

三角双锥型。

\ce{PCl6-}

正八面体型。

\ce{ClF3}

两对孤对电子，怎么排布。

反正是列表比较，孤对-孤对>孤对-成键>成键-成键，所以是 $(III)$ 那种。

称为 $T$ 型分子。

HXC 说孤对电子排斥力随键角减小指数级增长，所以 180 几乎为 0，120 增长一点，到 90 就增长了很多。

\ce{I3-}

线性的分子，\ce{sp^3d} 杂化。

\ce{SCl4}

一对孤对电子，\ce{sp^3d} 杂化，呈现跷跷板型。

\ce{XeF2}

还剩三对孤对电子，直线型。

\ce{IF5}

一对孤对电子，\ce{sp^3d^2} 杂化，呈现四方锥型。

\ce{XeF4}

两对孤对电子，和 \ce{ICl3} 不同，放在两侧（因为 90 度排斥力显著大于 120 度……）

所以是平面正方形。

小知识点

为什么 \ce{(SiH3)N} 是平面三角型

因为 N 的孤对电子可以和 \ce{Si} 的 \ce{3d} 空轨道形成大 $\pi$ 键。

键之间的排斥力

双-双>双-单>单-单，于是可以解释 \ce{C2H4} 的键角。

孤对电子的排斥力

\ce{PH3} 的 \ce{P-H} 键的键角小于 \ce{NH3} 的 \ce{N-H} 键的键角，是因为 \ce{P} 具有 \ce{3p} 的孤对电子，体积大于 \ce{N} 的 \ce{2p} 电子。

也可以用电负性解释，\ce{P-H} 的键长大于 \ce{N-H} 键长。（有点牵强）

离域 $\pi$ 键

定域键是指两个原子之间共享电子形成的共价键，而离域键是指 3 个及以上的原子形成的共价键。

符号表示为 $\prod_n^m$ $n$ 为轨道数，$m$ 为电子数。

最好 $n \approx m$，如果 $m=2n$ 则不形成大 $\pi$ 键。

这个可以用分子轨道理论解释，键级=(成键电子-反键电子)/2，容易看出在 $n \approx m$ 时成键电子对数=n，键级为 n/2 达到最大值，最稳定，而 $m=2n$ 成键电子=反键电子，键级为 0。

$\prod_4^6,\prod_3^4$ 最为常见……

分子轨道理论

配位化合物

咕咕咕