原子的殼層結(jié)構(gòu)及基態(tài)光譜項(xiàng)精選課件

1、第七章 原子的殼層結(jié)構(gòu)及 基態(tài)光譜項(xiàng)7.1 元素性質(zhì)的周期性變化 及殼層結(jié)構(gòu)7.2 電子的殼層構(gòu)造7.3 原子基態(tài)光譜項(xiàng)的確定 7.1 元素性質(zhì)的周期性 變化及殼層結(jié)構(gòu)一、元素性質(zhì)的周期性 元素的物理、化學(xué)性質(zhì)隨原子序數(shù)逐漸變化的規(guī)律叫做元素周期律。 1.元素的周期律 元素周期律的發(fā)現(xiàn)是許多科學(xué)家共同努力的結(jié)果。 從1789年拉瓦錫開始到1869年門捷列夫完成化學(xué)元素周期表,共用了80年的時(shí)間。 1789年，拉瓦錫出版的化學(xué)大綱中發(fā)表了人類歷史上第一張?jiān)乇?，在這張表中，他將當(dāng)時(shí)已知的33種元素分四類。 1829年，德貝萊納在對(duì)當(dāng)時(shí)已知的54種元素進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究之后，提出了元素的三元素組

2、規(guī)則。他發(fā)現(xiàn)了幾組元素，每組都有三個(gè)化學(xué)性質(zhì)相似的成員。并且，在每組中，居中的元素的原子量，近似于兩端元素原子量的平均值。 1850年，德國(guó)人培頓科弗宣布，性質(zhì)相似的元素并不一定只有三個(gè)；性質(zhì)相似的元素的原子量之差往往為8或8的倍數(shù)。 1862年，法國(guó)化學(xué)家尚古多創(chuàng)建了螺旋圖，他創(chuàng)造性地將當(dāng)時(shí)的62種元素，按各元素原子量的大小為序，標(biāo)志著繞著圓柱一升的螺旋線上。他意外地發(fā)現(xiàn)，化學(xué)性質(zhì)相似的元素，都出現(xiàn)在同一條母線上。 1863年，英國(guó)化學(xué)家歐德林發(fā)表了原子量和元素符號(hào)表，共列出49個(gè)元素，并留有9個(gè)空位。 1864年,德國(guó)化學(xué)家邁爾早在就已發(fā)明了“六元素表”，他對(duì)“六元素表”進(jìn)行了遞減，提出了

3、著名的原子體積周期性圖解。該圖解比門氏的第一張化學(xué)元素表定量化程度要強(qiáng)，因而比較精確。但是，邁爾未能對(duì)該圖解進(jìn)行系統(tǒng)說明，而該圖解側(cè)重于化學(xué)元素物理性質(zhì)的體現(xiàn)。 1865年，英國(guó)紐蘭茲正在獨(dú)立地進(jìn)行化學(xué)元素的分類研究，在研究中他發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很有趣的現(xiàn)象。當(dāng)元素按原子量遞增的順序排列起來時(shí)，每隔8個(gè)元素，元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)就會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。由此他將各種元素按著原子量遞增的順序排列起來，形成了若干族系的周期。紐蘭茲稱這一規(guī)律為“八音律”。這一正確的規(guī)律的發(fā)現(xiàn)非但沒有被當(dāng)時(shí)的科學(xué)界接受，反而使它的發(fā)現(xiàn)者紐蘭茲受盡了非難和侮辱。直到后來，當(dāng)人們已信服了門氏元素周期之后才警醒了，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)對(duì)以往對(duì)紐蘭

4、茲不公正的態(tài)度進(jìn)行了糾正。門捷列夫(18341907)， 俄羅斯化學(xué)家,生在西伯利亞。他從小熱愛勞動(dòng)，喜愛大自然，學(xué)習(xí)勤奮。 門捷列夫的格言：“什么是天才？終身努力，便成天才！” 2.門捷列夫的元素周期表 1867年，擔(dān)任教授的門捷列夫正在著手著述一本普通化學(xué)教科書化學(xué)原理。在著書過程中，他遇到一個(gè)難題，即用一種怎樣的合乎邏輯的方式來組織當(dāng)時(shí)已知的63種元素。 1869年3月1日這一天，他先把常見的元素族按照原子量遞增的順序拼在一起，之后是那些不常見的元素，最后只剩下稀土元素沒有全部“入座”，門捷列夫無奈地將它放在邊上。從頭至尾看一遍排出的“牌陣”，門捷列夫驚喜地發(fā)現(xiàn)，所有的已知元素都已按原子

5、量遞增的順序排列起來，并且相似元素依一定的間隔出現(xiàn)。 第二天，門捷列夫?qū)⑺贸龅慕Y(jié)果制成一張表，這是人類歷史上第一張化學(xué)元素周期表。 （1）門捷列夫在創(chuàng)制周期表時(shí)，沒有完全按照原子量的大小排列，而是嚴(yán)格遵守了“同族元素性質(zhì)相近”這一規(guī)律。他調(diào)整了6個(gè)元素的位置:18 Ar氬39.94 -19K鉀39.098 ，27 Co鈷58.9332 -28 Ni鎳58.69 ，52 Te碲127.6 -53 I碘126.905 。 （2）在作排列時(shí)，門捷列夫還發(fā)現(xiàn)有三處缺位,他預(yù)言了這幾種元素的存在以及它們的性質(zhì)。后來這些元素在實(shí)驗(yàn)中先后被發(fā)現(xiàn)，它們分別是鈧(Sc)，鎵(Ga)和鍺(Ge)。而且性質(zhì)也與門

6、氏的預(yù)言吻合。 （3）他還根據(jù)周期律更正了銦等元素的原子量。 3.元素性質(zhì)的周期性 (1)化學(xué)性質(zhì) 1) 各主族元素具有相同的化合價(jià)； 2）各主族元素其氧化值相似、化學(xué)性質(zhì)相似； 3) 同一周期元素，從左到右電負(fù)性加大；同一族元素，從上到下電負(fù)性遞減。(電負(fù)性是指一個(gè)原子獲得電子能力的大小 ). (2) 物理性質(zhì) 1) 電離能在同一周期中，自左向右總體上由小變大，到稀有氣體時(shí)達(dá)到最大值. 2)光譜具有周期性,例如:所有的堿金屬原子的光譜，具有相仿的結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)上可觀察的譜線一般分為四個(gè)線系. 3)原子體積:一摩爾物質(zhì)堿金屬原子的體積最大. 4)體膨脹系數(shù): 堿金屬原子的體膨脹系數(shù)最大.I1和I2

7、與Z的關(guān)系logI/eV 1916年德國(guó)物理學(xué)家瓦爾特柯塞爾（電價(jià)理論的創(chuàng)始人）提出了多電子原子中的電子分布主殼層模型，即主量子數(shù)相同的電子處于同一主殼層中。對(duì)應(yīng)于n=1，2，3，4，的主殼層分別用K，L，M，N，來表示。在同一主殼層中，不同的軌道角量子數(shù)l又分成幾個(gè)不同的分殼層，常用s，p，d，f，表示l=0,1,2,3,的各種轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)。這就是我們現(xiàn)在知道的角量子數(shù)。 1核外電子排布的殼層模型二、殼層模型與玻爾的解釋 2電子排列的殼層結(jié)構(gòu) 不論在強(qiáng)磁場(chǎng)中還是弱磁場(chǎng)中，主量子數(shù)相同的電子構(gòu)成一個(gè)殼層；同一殼層內(nèi)，相同L的電子構(gòu)成一個(gè)支殼層（一個(gè)殼層內(nèi)有幾個(gè)支殼層），殼層和支殼層表示為： n= 1

8、 2 3 4 5 6 7 殼層名稱 K L M N O P Q L= 0 1 2 3 4 5 6 支殼層名稱 s p d f g h i 盡管元素性質(zhì)的周期性早在1869年就提出來了，但是人們對(duì)此卻無法給出一個(gè)滿意的解釋，直到50年后的玻爾時(shí)代，才由玻爾給出了合理的物理解釋。玻爾在柯塞爾（電價(jià)理論的創(chuàng)始人）提出的電子分布?xì)幽Ｐ偷幕A(chǔ)上， 1921年，玻爾發(fā)表了“各元素的原子結(jié)構(gòu)及其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)”的長(zhǎng)篇演講，闡述了光譜和原子結(jié)構(gòu)理論的新發(fā)展，詮釋了元素周期表的形成.對(duì)周期表中從氫開始的各種元素的原子結(jié)構(gòu)作了說明，同時(shí)對(duì)周期表上的第72號(hào)元素的性質(zhì)作了預(yù)言1922年，發(fā)現(xiàn)了這種元素鉿（h）

9、，證實(shí)了玻爾預(yù)言的正確性 3.玻爾對(duì)周期性的解釋玻爾對(duì)元素性質(zhì)的周期性給出了如下解釋： （1）原子內(nèi)的電子按照一定的殼層排列，主量子數(shù)n決定殼層，殼層與周期對(duì)應(yīng)。 （2）元素的性質(zhì)取決于最外層電子（價(jià)電子）的數(shù)目和排列。 （3）每一新的周期是從電子填充一個(gè)新的殼層開始的。因此，周期地填充電子，就導(dǎo)致了元素性質(zhì)的周期性。換句話說，元素的周期律反映了原子內(nèi)部電子排列的周期性。玻爾，N(Niels Henrik David Bohr 18851962) 丹麥物理學(xué)家，哥本哈根學(xué)派的創(chuàng)始人。1885年10月7日生于哥本哈根，1903年入哥本哈根大學(xué)數(shù)學(xué)和自然科學(xué)系，主修物理學(xué)。1913年玻爾任曼徹斯特

10、大學(xué)物理學(xué)助教，1916年任哥本哈根大學(xué)物理學(xué)教授 ,1922年玻爾榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 4 、殼層中的電子數(shù)描述電子的狀態(tài)的量子數(shù)(1)主量子數(shù)主量子數(shù)決定電子的活動(dòng)范圍和能量的主要部分.(2)角量子數(shù) 角量子數(shù)決定電子軌道的形狀,軌道角動(dòng)量的大小、極化和軌道的貫穿、相對(duì)論效對(duì)能量的影響。(3) 軌道取向量子數(shù)（軌道磁量子數(shù)）軌道磁量子數(shù)決定軌道平面在外磁場(chǎng)中的取向。(4) 自旋取向量子數(shù)（自旋磁量子數(shù)）自旋磁量子數(shù)描寫電子自旋的取向。泡利原理的限制 在一個(gè)原子中，不可能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電子具有完全相同的四個(gè)量子數(shù)。或者說，原子中的每一個(gè)狀態(tài)只能容納一個(gè)電子。 Pauli原理更一般的描述是

11、，在費(fèi)米子（自旋為半整數(shù)的粒子）組成的系統(tǒng)中不能有兩個(gè)或多個(gè)粒子處于完全相同的狀態(tài)。 當(dāng)n,L一定時(shí)， 可取(2L+1)個(gè)值，對(duì)每一個(gè) ， 可取二個(gè)值，所以L支殼層內(nèi)所能容納的最大電子數(shù)為殼層中所能容納的最多電子數(shù)（1）強(qiáng)磁場(chǎng)中 n一定時(shí)， ； 可取n個(gè)值。所以n殼層內(nèi)所能容納的最大電子數(shù)為: 當(dāng) n,l 一定時(shí)， ，對(duì)每一個(gè)j， 可取2j+1個(gè)值，所以 支殼層內(nèi)所能容納的最大電子數(shù)為： 殼層和支殼層中所能容納的最大電子數(shù)不受外磁場(chǎng)的影響。 （a）殼層： （b）支殼層：（2）弱磁場(chǎng)中7.2 電子的殼層建造 一、等電子原子及離子光譜、Mosely定律及Mosely圖二、電子的殼層構(gòu)造和周期系構(gòu)成

12、一、電子在填充過程中遵循的規(guī)律 縱觀元素周期表中各元素核外電子的分布，電子在填充過程中遵循如下規(guī)律。 1核外電子數(shù)等于該原子的原子序數(shù) 原子核外電子數(shù)等于該原子的原子序數(shù)，各殼層和支殼層所能容納的最大電子數(shù)受上述規(guī)律制約。 2各殼層的最大電子容量 每個(gè)殼層的最大電子容量是：2、8、18、32、；而各周期的元素依次是：2、8、8、18、?？梢妰烧卟⒉灰恢?；這說明：某一殼層尚未填滿，電子會(huì)開始填一個(gè)新的殼層。 3基態(tài)是原子能量最低狀態(tài) 逐一增加電子時(shí)，被加電子要盡可能填在能量最低的狀態(tài)。（1）第一周期2個(gè)元素，第二周期8個(gè)元素，電子填充很有規(guī)律。逐一增加電子時(shí)，從內(nèi)向外進(jìn)行填充；（2）第三周期一直

13、到18號(hào)元素Ar(氬)為止，電子的填充都是從內(nèi)向外進(jìn)行，到氬時(shí)3p支殼層被填滿，但3d支殼層還全空著，下一個(gè)元素的第19個(gè)電子是填3d還是填4s呢？（3）我們看到，這個(gè)價(jià)電子放棄3d軌道。而進(jìn)入4s軌道，從而開始了下一周期。這是為什么呢？二、莫塞萊定律1問題的提出 3d軌道是(n=3,L=2)圓軌道，沒有軌道貫穿和極化效應(yīng)，而4s軌道是很扁的橢圓軌道，軌道貫穿和原子實(shí)的極化都很厲害，以致于其能量下降而低于3d能級(jí)。2定性說明 出現(xiàn)上述情況的原因，是由于電子在填充過程中要遵循能量最小原理。下面我們從定性和定量?jī)煞矫鎸?duì)此予以說明。 通過等電子系光譜的比較，可以清楚地看到，第19號(hào)電子為什么放棄3d

14、而進(jìn)入4s軌道。 基本思想：取19號(hào)元素K及類K離子進(jìn)行研究，即（鉀，鈣，鈧，鈦，鉻，錳） 它們具有相同的結(jié)構(gòu)，即原子實(shí)（核與18個(gè)核外電子構(gòu)成）加1個(gè)價(jià)電子；不同的是核電荷數(shù)不同,K和類K離子的光譜項(xiàng)可表示為 3定量分析 式中 是原子實(shí)的有效電荷數(shù)，它已經(jīng)將軌道貫穿和原子實(shí)的極化效應(yīng)都包含在內(nèi)。于 是 定義 ，稱為屏蔽常數(shù)。則（7-1）式化為（7-2）式稱為莫塞萊定律。 n是最外層價(jià)電子的主量子數(shù)， 把（7-2）式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫在圖上，就得到莫塞萊(Moseley)圖。由此圖可以判定能級(jí)的高低，從而確定電子的填充次序。當(dāng)?shù)入娮酉底钔鈱觾r(jià)電子位于3d時(shí)，相應(yīng)的原子態(tài)為3D ；此時(shí)由實(shí)驗(yàn)測(cè)出Z取不

15、同值時(shí)的光譜項(xiàng)T，從而得到等電子系對(duì)于態(tài)3D的 (Moseley)曲線。4莫塞萊(Moseley)圖 同理，當(dāng)價(jià)電子位于4S 時(shí)，相應(yīng)的原子態(tài)為4S ，又可得到一 條(Moseley)曲線；由兩條曲線的(Moseley)圖可以比較不同原子態(tài)時(shí)（3S和4D）譜項(xiàng)值的大小，而E= -hcT因此，T 越大，相應(yīng)的能級(jí)越低。對(duì)同一元素來說，最外層電子當(dāng)然先填充與低能態(tài)對(duì)應(yīng)的軌道。 由圖可見，n=3 和 n=4 的兩條直線交于Z=2021，所以，對(duì)于19，20號(hào)元素21號(hào)之后元素 由此可見：19，20號(hào)元素最外層電子只能先填4S 軌道；而21號(hào)之后的元素才開始進(jìn)入3D 軌道。除第三周期外，后面的各個(gè)周期

16、也都存在這類似的情況，前一周期的殼層未填滿，而又進(jìn)入下一殼層，這都是由能量最小原理決定的. 我國(guó)科學(xué)家徐光憲總結(jié)出的規(guī)律為：能級(jí)高低以(n+0.7l)值來確定，該值越大，能級(jí)越高。例如4s和3d兩個(gè)狀態(tài)，4s的(n+0.7l)=4，3d的(n+0.7l)=4.4，所以4s能級(jí)低于3d能級(jí)，這樣，4s態(tài)應(yīng)比3d態(tài)先為電子占有。1基態(tài)原子的電子排布原則三、電子的殼層構(gòu)造與周期系的構(gòu)成（1） Pauli不相容原理；（2） 能量最低原理；（3） Hund規(guī)則：在能級(jí)簡(jiǎn)并的軌道上，電子盡可能自旋平行地分占不同的軌道；全充滿、半充滿、全空的狀態(tài)比較穩(wěn)定，因?yàn)檫@時(shí)電子云分布近于球形。2、電子的殼層結(jié)構(gòu)和周期

17、系的構(gòu)成 1)第一周期 第一周期即的殼層有兩種元素，氫和氦氫只有一個(gè)電子，基態(tài)電子組態(tài)為，由此得其基態(tài)是氦有兩個(gè)電子，在基態(tài)時(shí)都在態(tài)，形成基態(tài)是到此第一電子殼層已填滿而形成閉合殼層，則第一周期到比結(jié)束所以氦的化學(xué)性質(zhì)很不活潑 2)第二周期 第二周期即的殼層有8種元素第一種是鋰，有三個(gè)電子在基態(tài)時(shí)兩個(gè)電子填滿殼層，第三個(gè)電子必須進(jìn)入第二個(gè)殼層，并盡可能填在最低能級(jí)，所以填在支殼層這樣鋰原子的基態(tài)是鈹原子有四個(gè)電子，它的基態(tài)電子組態(tài)是，形成原子基態(tài)而硼、碳、氮、氧、氟、氖分別有5，6，7，8，9，10個(gè)電子，前四個(gè)電子填充類似于鈹原子，而新增電子依次填在支殼層，到氖為止，支殼層填滿，同時(shí)殼層亦填滿

18、而形式閉合殼層，其電子組態(tài)是，相應(yīng)原子基態(tài)為到此第二周期結(jié)束 在此周期中，鋰的結(jié)構(gòu)是一個(gè)滿殼層之外加一個(gè)電子，此電子在原子中結(jié)合最不牢固最易被電離，所以鋰原子易成為帶一個(gè)單位正電荷的離子而氟的第二殼層差一個(gè)電子就要填滿，所以氟易俘獲一個(gè)電子成為一個(gè)具有完滿殼層的體系，而成為“帶一個(gè)單位負(fù)電荷的離子元素周期表中靠近左邊的元素具有正電性，右邊元素具有負(fù)電性原因就在此 3)第三周期 第三周期即的殼層也有8種元素鈉有11個(gè)電子，象氖一樣填滿了殼層和殼層在基態(tài)時(shí)第11個(gè)電子只能填在第三殼層的支殼層，形成鈉的基態(tài)，它具有同鋰相仿的性質(zhì)，這以后七種原子中電子逐一填充的情況同第二周期的原子相同，只是此處填充在

19、第三殼層到了氬，第三殼層的第一、二支殼層已填滿，它的基態(tài)是氬具有同氖和氦相仿的性質(zhì)，它也是惰性元素 由以上可見，第二周期和第三周期都是從堿金屬元素開始到惰性氣體元素終止在第三殼層中的支殼層完全空著，下一個(gè)元素鉀的第19個(gè)電子是否填充在上呢？光譜的觀察及其他性質(zhì)都顯示出最后填充的不是而是支殼層鉀原子中18個(gè)電子已經(jīng)構(gòu)成一個(gè)完整的殼層體系，第19個(gè)電子就要決定原子態(tài)的性質(zhì)，如是電子，原子基態(tài)應(yīng)是，但實(shí)驗(yàn)得出基態(tài)是可見鉀的第19個(gè)電子已進(jìn)入第四殼層而開始新的周期則第三周期到氬結(jié)束 4)第四周期 第四周期即的殼層有18種元素開始的是鉀，它的第19個(gè)電子不是填充在而是支殼層，這是為什么呢? 這是由于的能

20、量低于的能量按第四章的討論，軌道是一個(gè)偏心率很大的橢圓軌道，原子實(shí)的極化和軌道貫穿都能使它的能級(jí)下移是圓軌道，不會(huì)有貫穿，極化作用也很小，它的能級(jí)應(yīng)接近氫原子的能級(jí)，因此能級(jí)低于能級(jí)按Mosely圖也可解釋，由圖7-4又知，基本平行的四條線是屬于的，線的斜度同這些線顯然不同，它與線相交于和之間當(dāng)和時(shí)，的譜項(xiàng)值大于的值，因能量與譜項(xiàng)值滿足關(guān)系，可見K和Ca的能級(jí)低于能級(jí)，這就解釋了K和Ca的第19個(gè)電子應(yīng)先填而不填支殼層Ca的第20個(gè)電子也應(yīng)先充態(tài)到了Sc及其余等電子離子中，才被態(tài)低，所以從鈧到鎳為止，第19個(gè)電子才填充在支殼層這些元素稱為過渡元素到銅，它和鉀原子相似正說明它的第29個(gè)電子填在態(tài)

21、，其余28個(gè)電子把各殼層都填滿了，從銅起開始正常填充第四殼層到氧為止，支殼層填滿，形成原子態(tài)，第四周期結(jié)束,但此時(shí)第四殼層和支殼層還空著 5)第五周期 第五周期即的殼層共有18種元素從銣(Z=37)開始，它與鉀原子有相仿的性質(zhì)，它的第37個(gè)電子不是填在而是填在支殼層，從此開始了第五周期此周期填充與第四周期相仿銣和鍶填充支殼層從釔(Z=39)到鈀(Z=46)陸續(xù)填充支殼層，與鈧到鎳類似構(gòu)成另一組過渡族元素，此時(shí)支殼層已被填滿，但支殼層還完全空著從銀(Z=47)到氙(Z=54)又恢復(fù)正常填充次序，新增電子依次填滿了和支殼層，形成和氖、氬、氪類似的外殼層結(jié)構(gòu)，成為第五個(gè)惰性氣體元素Xe，從而結(jié)束了第

22、五周期 6 ) 第六周期 第六周期即的殼層共有32種元素到第五周期末，第四殼層的和第五殼層的，都還空著下一元素銫又是一個(gè)堿金屬元素，它的最外邊一個(gè)電子填充在支殼層，從而開始了第六周期鋇和第四周期的鈣、第五周期的鍶都是二價(jià)堿土金屬，所以新增電子仍然填充支殼層從鈰到镥這14個(gè)元素新增電子都陸續(xù)填充支殼層，直到填滿為止這14個(gè)元素自成一體系，具有相仿性質(zhì)，稱其為稀土元素從鉿到鉑，支殼層被依次填充，這些元素與鑭一起稱為第六周期的過渡元素到金，填滿而余一個(gè)，所以它具有同銀和銅相仿的性質(zhì)下一元素是汞，支殼層填滿鉈到氡電子依次將支殼層填滿，從而完成了第六周期 7)第七周期 第七周期即的殼層共有23種元素此周

23、期是一個(gè)不完全周期鈁和鐳的最外邊一個(gè)電子填充支殼層到滿錒和釷填充支殼層，直到鐒主要是填補(bǔ)支殼層這些元素同稀土族元素相仿，自成一體系，具有相仿的性質(zhì)從钅盧開始到109號(hào)元素，新增電子依次填充支殼層第七周期中鈁到鈾是自然界存在的，其余都是人造的 （1） 電子組態(tài)：由n，l表示的電子排布方式。（2） 多電子原子核外電子的填充順序： 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p, 6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d,7p（3） 過渡元素在周期表中為何延遲出現(xiàn)？3d排在4s之后，4d在5s后，4f,5d在6s后，5f,6d在7s之后。2. 基態(tài)原子的電子排布 電子在原子軌道中的

24、填充順序，并不是原子軌道能級(jí)高低的順序，填充次序遵循的原則是使原子的總能量保持最低。原子軌道能級(jí)的高低隨原子序數(shù)而改變，對(duì)于同一原子，電子占據(jù)的原子軌道變化之后，各電子間的相互作用情況改變，各原子軌道的能級(jí)也會(huì)發(fā)生變化。 （1） Fe(Z=26) Fe 1s22s22p63s23p63d64s2。常用原子實(shí)加價(jià)電子層表示：FeAr3d64s2。表達(dá)式中n小的寫在前面。 電子在原子軌道中填充時(shí)，最外層的不規(guī)則現(xiàn)象：部分原因是由于d,f軌道全充滿、半充滿、全空或接近全滿、半滿、全空時(shí)更穩(wěn)定所致。但仍有解釋不了的。3. 核外電子組態(tài)排布示例 Cr(鉻)(3d54s1)， Cu(銅)(3d104s1)

25、， Nb(鈮)(4d45s1)， U(鈾)(5f36d17s2) 這些不規(guī)則填充的情況只能由實(shí)驗(yàn)來決定，這也反映了原子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和這一理論的不完備性。（2） 不規(guī)則填充示例7.3 原子基態(tài)光譜項(xiàng) 一、原子光譜項(xiàng)的表示二、閉殼層基態(tài)光譜項(xiàng)三、原子基態(tài)光譜項(xiàng)的確定 （1）對(duì)于單電子原子，核外只有一個(gè)電子，原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就是電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子數(shù)就是描述原子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子數(shù)。即，L = l，S = s，J = j，mJ = mj，mL = m，mS = ms；L，S，J， mJ，mL 和 mS 分別為原子的角量子數(shù)、自旋量子數(shù)、總量子數(shù)、總磁量子數(shù)、磁量子數(shù)和自旋磁量子數(shù)。1.

26、LS 耦合中的量子數(shù)回顧一、原子光譜項(xiàng)的表示 （2）對(duì)于多電子原子，可近似地認(rèn)為原子中的電子處于各自的軌道運(yùn)動(dòng)（用n，l，m描述）和自旋運(yùn)動(dòng)（用s和ms描述）狀態(tài)，整個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)應(yīng)是各個(gè)電子所處的軌道和自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的總和。但絕不是對(duì)描述電子運(yùn)動(dòng)的量子數(shù)的簡(jiǎn)單加和，而需對(duì)各電子的軌道運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量進(jìn)行矢量加和，得出一套描述整個(gè)原子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（原子的能態(tài)）的量子數(shù)。原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需用一套原子的量子數(shù)描述：原子的角量子數(shù)L規(guī)定原子的軌道角動(dòng)量：原子的磁量子數(shù)mL規(guī)定原子軌道角動(dòng)量在磁場(chǎng)方向的分量：原子的自旋量子數(shù)S規(guī)定原子的自旋角動(dòng)量：原子的自旋磁量子數(shù)mS規(guī)定原子的自旋角動(dòng)量在磁場(chǎng)方向的

27、分量：原子的總量子數(shù)J規(guī)定原子的總角動(dòng)量（軌道和自旋）：原子的總磁量子數(shù)mJ規(guī)定原子的總角動(dòng)量在磁場(chǎng)方向的分量：原子的光譜支項(xiàng) ： 2S+1LJ 原子的光譜項(xiàng)：可由原子的量子數(shù)來表示，L值為0，1，2，3，4 的能態(tài)用大寫字母S，P，D，F(xiàn)，G 表示，將（2S+1）寫在 L 的左上角。 原子的光譜支項(xiàng)將 J 寫在 L 的右下角。 原子的總角動(dòng)量等于電子的軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量的矢量和.原子的光譜項(xiàng) ： 2S+1L2. 原子光譜項(xiàng)的表示 原子的總角動(dòng)量等于電子的軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量的矢量和.有兩種加和法： （1）L S 耦合法：將每一電子的軌道角動(dòng)量加和得到原子的軌道角動(dòng)量，將每一電子的自旋角動(dòng)量加和得到原子的自旋角動(dòng)量，然后再將原子的軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量合成為原子的總角動(dòng)量。(適用于原子序數(shù)小于40的輕原子) （2）j j 耦合法：先把每一電子的軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量合成為該電子的總角動(dòng)量，然后再將每個(gè)電子的總角動(dòng)量合成為原子的總角動(dòng)量。(適用于重原子) 全充滿的電子層，稱為閉合殼層；全充滿的支殼層，稱為閉合支殼層。二、閉殼層基態(tài)光譜項(xiàng)為2.閉合支殼層基態(tài)光譜項(xiàng)為1.閉合殼層與閉合支殼層 當(dāng)n、l給定以后，由