原子的殼層結構

原子的殼層結構第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日§5.1

元素周期表及原子的殼層結構一．元素周期表將元素按核電荷數(shù)的大小排列起來，其物理、化學性質將出現(xiàn)明顯的周期性。同族元素的性質基本相同。

二、元素性質的周期性變化

按周期表排列的元素，其性質出現(xiàn)周期性的變化：第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日１．元素的化學性質出現(xiàn)周期性的變化。２．元素的光譜性質出現(xiàn)周期性的變化。３．元素的物理性質顯示周期性的變化。第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日原子體積，體脹系數(shù)和壓縮系數(shù)對Z的標繪也都顯示出相仿的周期性的變化。第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日問題：１．為什么元素性質按周期表順序會出現(xiàn)出現(xiàn)周期性的變化？３．為什么有過渡族元素和稀土元素？

這些問題都必須從原子結構去了解．只有對原子結構有了徹底的認識，才能從本質上認識元素周期表。２．為什么每個周期的元素為２，８，８，１8

，１８…第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日玻爾：原子內的電子按一定的殼層排列，每一殼層內的電子都有相同的主量子數(shù)，每一個新的周期是從電子填充新的主殼層開始，元素的物理、化學性質取決于原子最外層的電子即價電子的數(shù)目。三．原子的殼層結構具有相同的n值的電子稱為同一殼層的電子。

每個殼層又分成n個l相同的若干支殼層。

按主量子數(shù)n和角量子數(shù)l把電子的可能狀態(tài)分成殼層,K、L、M、N、O、…..

第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日四．電子填充殼層結構的原則1．泡利不相容原理：n、l相同的次殼層：n相同的主殼層：第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日

表各殼層可以容納的最多電子數(shù)56主量子數(shù)殼層名稱最多電子數(shù)2n2角量子數(shù)支殼層最多電子數(shù)

2(2+1)1234KLMNOP2818325072001012301234501201234sspspdspdfspdfghspdfg2262610261014261014182610141832第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日五．原子的電子殼層的次序1．第一周期：從n=1的K殼層填起。2．第二周期：從n=2的L殼層填起。3．第三周期：從n=3的M殼層填起.

2．能量最小原理：在不違背泡利不相容原理的前提下，電子按能量由低到高的次序填充各殼層

3．原子實的貫穿和原子實極化對能級的影響第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日為什么3d能級比4s高了？以至電子先填4s能級呢？因為4s軌道是一個偏心率很高的橢圓軌道，原子實的極化貫穿效應強,使其能量下降大，而3d軌道是圓形軌道，無軌道貫穿，極化作用也很小。另外，從實驗數(shù)據(jù)也可得到證實。第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日

第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日六、原子基態(tài)的電子組態(tài)及元素周期表第一周期1.H

2.He原子處于基態(tài)時，核外電子的排布情況1s11s2第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日第二周期3.Li4.Be5.B6.C7.N8.O9.F10.Ne1s22s11s22s21s22s22p11s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p61s2s2p第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日11.Na1s22p63s112.Mg1s22p63s2

13.Al1s22p63s23p1

14.si1s22p63s23p2

15.P1s22p63s23p3

16.S1s22p63s23p4

17.Cl1s22p63s23p5

18.Ar1s22p63s23p6因為3d空著,所以第三周期只有8個元素而不是18個元素第三周期第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日第四周期

從k開始填充4s因為能級交錯現(xiàn)象,E4s<E3d<E4p所以k開始了第四個主殼層的填充,也就開始了第四周期。特點:各元素的原子都占有第四主殼層。多出一組填充3d支殼層的10個元素，它們大多有兩個沒滿的殼層，——過渡元素。到第36號元素氦為止填滿4p支殼層。共有18個元素。第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日特點:

各元素的原子都占有第五主殼層，多出一組

填充4d支殼層的10個元素——過渡元素。到氙(Z=54)元素為止填滿5p支殼層。共有18個元素。第五周期從元素銣(Ru,Z=37)開始填充又因為能級交錯現(xiàn)象,(4d支殼層10個,4f支殼層14個空著).在4殼層留下24個空位,而開始填充第五殼層，所以Ru開始了第五個主殼層的填充,也就開始了第五周期。第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日各元素的原子都占有第六主殼層。比第4,第5周期多出一組填充4f支殼層的14個元素，稱為稀土族元素或稱為鑭系元素，到氙(Z=86)Rn元素為止填滿6p支殼層共有32個元素。第六周期

從元素銫(Cs,Z=55)開始填充。又因為能級交錯現(xiàn)象,(4f支殼層.5d等支殼層空著,開始了第六個主殼層的填充,也就開始了第六周期，所以銫是第六周期的第一個元素。特點:第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日各元素的原子都占有七個主殼層。多出一組填充5f支殼層的14個元素，稱為錒系元素。第七周期從元素鈁(Fr,Z=87)開始填充又因為能級交錯現(xiàn)象,5f支殼層14個空著，所以在O殼層留下14個空位。6d支殼層10個空位，在P殼層留下10個空位。而Fr開始了第七個主殼層的填充,也就開始了第七周期。特點

元素周期律的實質在于：隨著原子序數(shù)的遞增，原子核外的電子在原子的各個能級上周期性有規(guī)律的排列，便造成了元素的化學和物理性質的周期性變化。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日七、原子基態(tài)光譜項的確定

電子組態(tài)形成封閉殼層結構時，ML=0，MS=0。因此閉合殼層角動量為零，即L=0,S=0,J=0（原子實正是這樣）形成態(tài)，且l=1的p子殼層中的np1和np5

；np2和np4具有相同的角動量大小（方向相反），因而有相同的原子態(tài)。即殼層中有一個電子和滿殼層缺一個電子形成相同的原子態(tài)第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日(1)滿殼層的電子不考慮(2)考慮泡利原理(3)考慮能量最低原理(4)考慮洪特定則1、基本原則第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日2、確定原子基態(tài)光譜項的簡易方法

(1)由泡利原理和能量最低原理求一定電子組態(tài)的最大S。

(2)求上述情況上的最大L。

(3)由半數(shù)法則確定J。

(4)按2s+1Lj確定基態(tài)原子態(tài)（光譜項）。第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日

其它元素的原子態(tài)都可按上述方法求得。下面給出了由氫到氖的原子基態(tài)。例：Si（硅）基態(tài)電子組態(tài)是3P2,是兩個同科P電子，填充方式為：m:+10-1由此可知

這樣便求出了