原子的壳层结构

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1、第七章原子的壳层结构7.1原子性质的周期性变化7.2原子的电子壳层结构7.3原子基态的电子组态7.4原子基态光谱项的确定11869年俄国化学家门捷列夫经过长期的研究发现元素的性质随着原子量的递增而发生周期性变化，他把当时已发现的63种元素按原子量的递增顺序排成一行，并将性质相似的元素排在一个列中，编成了元素周期表。一、元素周期表１．性质与原子量的递增次序有矛盾时，以元素性质为主．如：K(钾）和Ar(氩）；Co(钴）和Ni(镍）；Te(蹄）和I(碘）均调换了位置2目前，最新统计结果，共发现114种元素.这114种元素中有92种是天然存在的，其余的是人工制造的。这些元素都被人们按照门捷列

2、夫的方法填在了周期表的适当位置上，构成了我们现在使用的元素周期表。Ga(镓），Sc(钪），Ge(锗）1875－1886年间被陆续发现。后人又陆续发现了许多新元素，相继填充到周期表中。２．预言三种元素的存在，在表中留了空位，预言了它们的性质：34５．每个周期从金属元素开始到惰性气体为止．表中左下部大半是金属，右上半部分是非金属。特点：１．按周期表排列的元素，原子序数＝核外电子数＝质子数或原子核的电荷数。２．共有七个周期，每个周期元素2、8、8、18、18、32、28。３．有过度族元素和稀土元素。４．竖的称为列或族，有８个主族和８个副族。5二、元素性质的周期性变化按周期表排列的元素，

3、其性质出现周期性的变化：１．元素的化学性质出现周期性的变化。２．元素的光谱性质出现周期性的变化。３．元素的物理性质显示周期性的变化。6原子体积，体胀系数和压缩系数对Z的标绘也都显示出相仿的周期性的变化。7问题：１．为什么元素性质按周期表顺序会出现出现周期性的变化？３．为什么有过渡族元素和稀土元素？这些问题都必须从原子结构去了解．只有对原子结构有了彻底的认识，才能从本质上认识元素周期表。２．为什么每个周期的元素为2，8，8，18，18…87.2原子的电子壳层结构一．确定电子状态的量子数二、原子中电子分布所遵从的基本原理94.自旋磁量子数ms=±1/2一．确定电子状态的量子数一个在原子

4、核的库仑场中运动的核外电子的状态，可用四个量子数来确定。１．主量子数n=1.2.3……2.轨道角动量量子数=0，1，2，3……(n-1)３．轨道磁量子数m=0,±1,±2,······，±10代表轨道在空间的可能取向，或轨道角动量在某一特殊方向（例如磁场方向的分量（量子力学中代表电子云的伸展方向）。s=1/2代表自旋角动量，对所有的电子是相同的,不能成为区别电子态的参数。代表电子运动区域的大小和它的总能量的主要部分,前者按轨道的描述也就是轨道的大小。代表轨道的形状和轨道角动量（按量子力学理论，代表电子云的形状）且也与能量有关。代表自旋的取向，也代表自旋角动量在某一特殊方向（例

5、如磁场方向）的分量。主量子数轨道角量子数轨道磁量子数自旋磁量子数自旋量子数11二、原子中电子分布所遵从的基本原理1.泡利不相容原理2.能量最低原理12这是一条实验规律,它的内容是:在同一个原子中,一个被(n,,m,ms)四个量子数表征的态中只能有一个电子；或者说,同一个原子中,不可能有两个或两个以上的电子处在同一个状态；也可以说，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的四个量子数。1.泡利不相容原理13推论:1.一个原子中,n,,m,ms这四个量子数完全相同的电子只能有一个。2.具有相同量子数n,,m的电子最多能有两个,它们的第四个量子数ms分别为。14具有相同量子数n

6、的电子最多有个因为对每一个,m可取（2+1）个值，而对每一个m,ms又可以取两个值。15壳层结构主壳层：我们把原子中n相同的一切电子的集合称为一个主壳层。支壳层：在每一个主壳层中，具有相同角量子数的电子的集合称为一个支壳层。16一个主壳层最多能容纳的电子数：一个支壳层最多能容纳的电子数：NL=2（2+1）17n1234567…壳层名称KLMNOPQ…L0123456…支壳层名称spdfghi…1819表各壳层可以容纳的最多电子数56主量子数壳层名称最多电子数2n2角量子数支壳层最多电子数2(2+1)1234KLMNOP281832507200101230123450120

7、1234sspspdspdfspdfghspdfg2262610261014261014182610141832202、能量最低原理原子在正常状态时，每个电子在不违背泡利不相容原理的前提下，总是趋向占有最低能量的状态，以使原子系统的能量具有最小值。能量最低原理的补充(1)在同一支壳层中（相同）的电子排布时，将首先占据磁量子数m不同的状态、且使自旋平行。(2)同一支壳层中当电子数为半满、全满、全空时能量最低。21（2）考虑内层电子对原子核的屏蔽作用：E是