《原子物理第7章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原子物理第7章（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章：原子的壳层结构,Atomic Physics 原子物理学,结束,结束,第一节：元素性质的周期性变化,门捷列夫发现元素按原子量次序排列化学性质出现周期性变化，但有少数不一致。,周期表中，元素性质随原子序数周期性变化，同一列中不同元素有相同化学性质，化合价等。,此外，元素的物理性质也随原子序数周期性变化。,第七章：原子的壳层结构,通过调整，完全按化学性质变化排列得到一元素序列，称为原子序数。现在我们知道这个原子序数与原子核电荷数以及核外电子数相等。,结束,第一节：元素性质的周期性变化,此外，元素的物理性质也随原子序数周期性变化。,第七章：原子的壳层结构,如：前面在不断研究的原子光谱。,电离
2、能：,结束,第二节：原子的电子壳层结构,元素的性质取决于原子结构，也就是原子中电子所处的状态。,第七章：原子的壳层结构,描述电子状态的是如下量子数：,1、主量子数 n=1,2,3,4,反映电子运动区域，和原子总能量的主要部分。,2、轨道角动量量子数,反映电子运动角动量，轨道形状，和圆轨道形状相关的原子部分能量。,3、电子自旋角动量量子数,4、轨道取向量子数,5、自旋取向量子数,结束,第二节：原子的电子壳层结构,原子中电子按泡利不相容原理处在不同状态：,第七章：原子的壳层结构,具有相同主量子数的电子构成一个壳层，主壳层下按不同的轨道量子数构成次壳层。,2、轨道角动量量子数,反映电子运动角动量，轨
3、道形状，和圆轨道形状相关的原子部分能量。,3、电子自旋角动量量子数,4、轨道取向量子数,5、自旋取向量子数,某一次壳层可以容纳的电子数：,某一主壳层可以容纳的电子数：,结束,第二节：原子的电子壳层结构,原子中电子按泡利不相容原理处分布在不同状态：,第七章：原子的壳层结构,具有相同主量子数的电子构成一个壳层，主壳层下按不同的轨道量子数构成次壳层。,即使没有外磁场，电子也会在自己的轨道磁场中取向，此时一个电子的量子状态描述参数为：,某一次壳层可以容纳的电子数：,某一主壳层可以容纳的电子数：,一个主壳层的电子数也是：,结束,第二节：原子的电子壳层结构,第七章：原子的壳层结构,但各周期的元素个数与上面
4、的数字不完全一致，分别为：,2，8，8， 18， 18， 32,元素的周期性与原子外电子组态有关，在周期性以及其与上述壳层数字差异背后，是电子填充原子壳层的规律起作用。,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的壳层结构,原子的电子数等于原子序数，每一种原子就核外部分来说，是前一原子加一个电子而成。,原子基态是原子能量最低的状态：它的所有电子都处在各自可能的最低能量状态，按周期表逐个增加的电子尽可能填补最低能量的状态。,第一周期：氢、氦,电子填充： 1s 1s,填满第一壳层，所以第一周期只有两个原子。,基态原子态分别为：2S1/2、1S0,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的
5、壳层结构,第二周期： 锂（3）、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖（10）,电子填充： 1s 1s,基态原子态分别为：2S1/2、1S0,第一周期：氢、氦,电子填充： 1s 1s，2s2s，2p 2p 2p 2p 2p 2p,基态原子态分别为：锂 2S1/2、铍1S0，硼2S1/2，氖1S0,锂容易失去一个电子，成为一个完整结构；氟容易得到一个电子成为完整结构；氖有完整壳层结构，稳定。,每一个次壳层填满后，原子就会处在 1S0 ，原子 轨道角动量，自旋角动量，总角动量都等于零。,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的壳层结构,第二周期： 锂（3）、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖（10）,电子填充
6、： 1s 1s,第一周期：氢、氦,电子填充： 1s2，2s2,2p6，3s,3s, 3p3p3p3p3p3p,基态原子态分别为：钠 2S1/2、镁 1S0，氩1S0,钠容易失去一个电子，成为一个完整结构；氯容易得到一个电子成为完整结构；氩有完整壳层结构，稳定。,第三周期： 钠（11）、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩（18）,电子填充： 1s 1s，2s2s，2p 2p 2p 2p 2p 2p,钠、氯、氩等与元素周期表中对应的有类似壳层结构的原子有相同的性质。,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的壳层结构,第二周期： 锂（3）、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖（10）,电子填充： 1s 1s,
7、第一周期：氢、氦,电子填充： 1s2，2s2,2p6，3s,3s, 3p3p3p3p3p3p,第三周期： 钠（11）、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩（18）,电子填充： 1s 1s，2s2s，2p 2p 2p 2p 2p 2p,从上面可以看到，第3周期的电子并没有将第3主壳层填满，还有3d次壳层空着。为是么就这样结束第3周期，下一个电子将填哪一电子态呢？,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的壳层结构,第二周期： 锂（3）、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖（10）,电子填充： 1s 1s,第一周期：氢、氦,电子填充： 1s2，2s2,2p6，3s,3s, 3p3p3p3p3p3p,第三周期：
8、钠（11）、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩（18）,电子填充： 1s 1s，2s2s，2p 2p 2p 2p 2p 2p,第四周期： 钾（19）、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁钴镍铜锌稼锗砷硒溴氪（36）,钾的第19个电子并没有填充3d态，而是填充4s态。这是因为4s态比3d态有更低的能量。这种情况可以用轨道的贯穿来解释。,4s态轨道有比 3d态更大的轨道偏心率，发生轨道贯穿与原子实激化使其能量更低。,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的壳层结构,第二周期： 锂（3）、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖（10）,电子填充： 1s 1s,第一周期：氢、氦,电子填充： 1s2，2s2,2p6，3s,3
9、s, 3p3p3p3p3p3p,第三周期： 钠（11）、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩（18）,电子填充： 1s 1s，2s2s，2p 2p 2p 2p 2p 2p,第四周期： 钾（19）、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁钴镍铜锌稼锗砷硒溴氪（36）,钾的第19个电子并没有填充3d态，而是填充4s态。这是因为4s态比3d态有更低的能量。这种情况可以用轨道的贯穿来解释。,4s态轨道有比 3d态更大的轨道偏心率，发生轨道贯穿与原子实激化使其能量更低。,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的壳层结构,等电子体系光谱的比较研究说明了4s态比3d态有更低的能量：,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章
10、：原子的壳层结构,钾钙填补4s态后，从钪（21）到镍（28）填补3d态。这些元素是这个周期的过度元素。,到铜(29)，新的电子不是简单填补某一空余电子态，而是重组，获得低能状态：,电子填充： 1s2，2s2,2p6，3s2, 3p6，4s2,3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d,电子填充： 1s2，2s2,2p6，3s2, 3p6，4s,3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d 3d,填满3d态，留下一个4s态，成为一价元素。,铜后面的锌填补剩下的4s态。,从稼到的氪的剩余6个元素填补4p态。它们同第2、3周期中填补p态电子的元素有相仿的性质。惰性气体氪是满次壳层元素，结
11、束第四周期。,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的壳层结构,第二周期： 锂（3）、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖（10）,电子填充： 1s 1s,第一周期：氢、氦,电子填充： 1s2，2s2,2p6，3s,3s, 3p3p3p3p3p3p,第三周期： 钠（11）、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩（18）,电子填充： 1s 1s，2s2s，2p 2p 2p 2p 2p 2p,第五周期： 铷（37）、锶 ，钇锆铌钼鍀钌铑钯银镉铟锡锑碘氙（54）,第四周期： 钾（19）、钙、钪钛钒铬锰铁钴镍 铜锌稼锗砷硒溴氪（36）,电子填充： 1s2，2s2,2p6，3s2, 3p6，4s2,3d8，4p6,第
12、四周期结束时4d、4f还空着，下一元素铷由于相同的理由不填4d，而填5s,从钇（39）到钯（46）填 补4d态，这些是过度元素，与第四周期的铜类似，第47个元素银填满4d后剩余一个电子填5s。随后的镉填5s。之后，从铟（49）到氙（54）填5p态，与其他周期填p态元素有类似性质。,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的壳层结构,第二周期： 锂（3）、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖（10）,电子填充： 1s 1s,第一周期：氢、氦,电子填充： 1s2，2s2,2p6，3s2, 3p6,第三周期： 钠（11）、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩（18）,电子填充： 1s2，2s2,2p6,第五周期：
13、 铷（37）、锶钇、锆铌钼鍀钌铑钯银镉铟锡锑碘氙（54）,第四周期： 钾（19）、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁钴镍铜锌稼锗砷硒溴氪（36）,电子填充： 1s2，2s2,2p6，3s2, 3p6，4s2，4p6,3d10,第六周期： 铯（37）、钡镧系（57-71）铪钽钨铼锇铱（54）,第七周期： 鈁（87） 镭锕系（89-103）、钡镧系（57-71）铪钽钨铼锇铱（54）,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的壳层结构,原子填补电子的上述顺序，不是填充后内部电子能级的次序。已填充后，能级次序仍是按主次量子数决定的表2，P205。,结束,第三节：原子基态的电子组态,第七章：原子的壳层结构,结束,本章结束,目录,第七章：原子的壳层结构,
