原子物理学4-3

元素周期表元素性质的周期性单位：10-12m (pm)原子的半径元素的电离能原子结构 元素性质电子状态在原子中，具有相同n的电子构成一个壳层，一个壳层中，根据l不同又可分成几个次壳层壳层中电子的数目泡利原理:在原子中不能有两个电子处于同一状态n、l相同的次壳层可容纳电子个数：∑2(2l+1)=2n2n-1l=0同一个l，有(2l+1)个ml 同一个ml，有2个ms 每一个l，可以有2(2l+1)个状态量子数为n的壳层可容纳电子个数：电子填入各壳层的次序并不简单的由n决定，要 遵循能量最低的原则有相似之处， 又不完全相符——能量最小原理方框和圆的位置高 低代表各能级组和 原子轨道能量的相 对高低相邻两个 能级组间的能量差 较大，而每个能级 组中的能级之间的 能量差则比较小代表一个能级组，相当 于周期表中的一个周期圆的数目表示各能级 组的原子轨道数鲍林的原子轨道能级图科顿原子轨道能级图Z = 1的氢原子，主量子数相同、角 量子数不同的轨道的能量均相同； Z ≥2时，主量子数相同的轨道能级 发生了分裂，且随原子序数增大分 裂程度增大多电子原子的 1s、2s 、2p、3s、3p 能量顺序为：E(1s) 30 后3d轨道的能量继 续下降，并与4s轨道能量差距拉大， 最终下降到与3p轨道能量接近。

电子壳层的能量次序(n+0.7l)电子填入壳层的填充原则是： (n+0.7l)小的先填荣获2005年度何梁何利科技 成就奖，奖金高达100万港元 目前全国仅26人获此殊荣 ，其中高校仅5人北京大学化学 与分子工程学院 徐光宪院士(1920- )原子能级的壳层结构和能级次序上述次序只是 外层电子能级 次序，因而是 逐一填充电子 的次序，不能 理解为内层电 子能级的次序有些特殊情况，是由于原子内部相互作用的复杂 性所致24Cr 1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s2，3d41s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s1，3d5d轨道半满或全满时，对能量降低更有利，其它壳 层电子类似29Cu 1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s2，3d91s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s1，3d10基态的电子组态原子组态？23V每一满壳层、满次壳层的总自旋角动量、总轨道 角动量及总角动量均为0，因而推断任何原子的状 态时，它们的角动量不需要考虑例如：np6 组态能级简并度 C66=1↑↓↑↓↑↓ml10-1∴ 满次壳层的原子态必为1S0MS=0 S值为0ML=0L值为01s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s2，3d3↑↑↑ml210-1-2Ms=3/2 ML=3S=3/2 L=33d34F3/2(基态原子态)8O 1s2，2s2，2p4方法一：↑↓↑↑ml10-1Ms=1 ML=1S=1 L=13P2、1、0(原子态)∵超过半满 ∴为倒转次序，即3P2能量最低， 为基态原子态。

方法二：2p2形成的原子态：1S0、1D2 、3P2、1、0根据洪特定则和电子个数确定哪个能量最低原子序数基态电子组态原子态基态原子态一般的，可以根据原子序数来确定基态原子态2p2和2p4的S、 L 、 J是相等的，(nl)v和(nl)Y-v 是互补的组态， 2p4和2p2形成的原子态一样， 但能级次序不一样元素周期性反映了电子组态的周期性，而电子组态 的周期性则体现了泡利原理和能量最小原理，从而 将元素的化学性质在原子的领域中“物理化”了电子填充的外次壳层，决定了元素的物理、化学 性质的相似性元 素外次壳层电层电 子组态组态性 质质 Li、Na、K、 Rb、Css1活泼泼金属F、Cl、Br、I 、Atp5活泼泼非金属Ne、Ar、Xe、 Rnp6惰性气体Sr、Ges2p2半导导体。