第七章原子的殼層結(jié)構(gòu)

第七章原子的殼層結(jié)構(gòu)第1頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第2頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月盡管元素性質(zhì)的周期性早在1869年就提出來了,但人們對此卻無法給出一個滿意的解釋，直到50年后的Bohr時代，才由Bohr給出了物理解釋。1925年P(guān)auli提出不相容原理，人們這才深刻地認識到，元素性質(zhì)的周期性,是電子組態(tài)周期性的反映。下面我們從討論各”軌道”的電子容量入手,討論電子的填充次序以及能級相對高、低的一般規(guī)律。第3頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2原子的電子殼層結(jié)構(gòu)1.描述電子狀態(tài)的兩套量子數(shù)(1)用量子數(shù)描述(無耦合表象)

如：原子處于強磁場中，電子的自旋-軌道耦合被解脫。電子的軌道、自旋的取向分別對外磁場量子化。(2)用量子數(shù)描述(耦合表象)

電子的自旋-軌道耦合時，不再有確定的值。如：原子處于弱磁場中；j-j耦合情形。第4頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月3.殼層和次殼層最多容納電子數(shù)同一個原子中,不可能有兩個或兩個以上的電子處在同一個狀態(tài)；也就是說，不可能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的四個量子數(shù)。2.泡利不相容原理相同主量子數(shù)的電子構(gòu)成一殼層；每一殼層中，不同的分為不同的次殼層。(1)用量子數(shù)描述時

對確定的主量子數(shù),共取個值；對每一，共個值，對每一每一次殼層最多容納電子數(shù)：第5頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月每一殼層最多容納電子數(shù)：(2)用量子數(shù)描述時

對確定的主量子數(shù),共取個值；對每一，有兩個值：對每一每一次殼層最多容納電子數(shù)：每一殼層最多容納電子數(shù)：第6頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

各殼層可以容納的最多電子數(shù)56殼層名稱最多電子數(shù)2n2支殼層最多電子數(shù)2(2+1)1234KLMNOP2818325072001012301234501201234sspspdspdfspdfghspdfg2262610261014261014182610141832第7頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月原子在正常狀態(tài)時，每個電子在不違背泡利不相容原理的前提下，總是盡先占有能量最低的狀態(tài)。4.能量最低原理原子中各狀態(tài)能量高低次序

同一主殼層中（n相同而不同）E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)當n，都不相同時，（n+0.7）值大的能級較高（n+0.7）值小的能級較低（當n>3）電子能級排列大致順序：第8頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3元素周期表的形成1s11s2第一周期H

原子處于基態(tài)時，核外電子的排布情況He第9頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第二周期3.Li4.Be5.B6.C7.N8.O9.F10.Ne1s22s11s22s21s22s22p11s2s2p1s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p6第10頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月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11頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第四周期從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。4s:K，Ca3d:Sc-----Zn(21-30號元素）過渡元素。4p:Ga-----Kr(31-36號元素）接下來填5s次殼層,第四周期結(jié)束。(18個元素)第12頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第五周期5s:Rb,Sr(鍶）4d:Y-----Cd(39-48號元素）過渡元素。5p:In-----Xe(49-54號元素）接下來填6s次殼層,第五周期結(jié)束。(18個元素)第13頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第六周期6s:Cs,Ba5d:填1個電子，La(57號元素）稀土元素。4f:Ce(鈰）-----Lu(58-71號元素）鑭系，稀土元素接下來填7s次殼層,第六周期結(jié)束。第七周期開始。。。(32個元素)5d:72-80號元素（9個）6p:81-86號元素（6個）第14頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月7.4原子基態(tài)光譜項的確定考慮：L-S耦合；泡利原理；能量最低原理；洪特定則1.滿殼層和滿次殼層角動量均為零描述原子狀態(tài)（光譜項）的角動量只取決于未填滿的次殼層中的電子總角動量。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16頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月其它元素的原子態(tài)都有可按上述方法求得。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最大S和最大的L（按洪特定則要求）

再由半數(shù)法則確定J=L-S=0,所以硅（Si）的基態(tài)

為L=1,S=1,J=0，可得，3p0是它的基態(tài)的原子態(tài)。第17頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共21頁，創(chuàng)作于2023年2月

泡利WolfgangPauli

奧地利人1900-1958獲1945年諾貝爾物理學獎TheNobelPrizei