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1、第五章第五章 多电子原子多电子原子 教学内容教学内容 5.1 5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级氦及周期系第二族元素的光谱和能级5.2 5.2 具有两个价电子的原子态具有两个价电子的原子态5.3 5.3 泡利原理和同科电子泡利原理和同科电子5.4 5.4 复杂原子光谱的一般规律复杂原子光谱的一般规律5.5 5.5 辐射跃迁的普用选择定则辐射跃迁的普用选择定则5.6 5.6 原子的激发和辐射跃迁的一个实例原子的激发和辐射跃迁的一个实例-氦氖激光器氦氖激光器 教学重点教学重点 L-S L-S 耦合耦合; ;多电子原子的光谱；能级图和原子态多电子原子的光谱；能级图和原子态泡利原理和同科电子原子
2、态的确定；辐射跃迁的普用选择泡利原理和同科电子原子态的确定；辐射跃迁的普用选择定则定则 教学难点教学难点 L-S L-S 耦合耦合; ; 多电子原子基态的确定和能级高低的判别多电子原子基态的确定和能级高低的判别泡利原理和同科电子原子态的确定泡利原理和同科电子原子态的确定若核(实)外有两个电子，由两个价电子跃迁而形成的光谱如何？能级如何？原子态如何？He：Z=2Be：Z=4=212+2Mg：Z=12=2(12+22)+2Ca：Z=20=2(12+22+22)+2Sr：Z=38=2(12+22+32+22)+2Ba：Z=56=2(12+22+32+32+22)+2Ra：Z=88=2(12+22+3
3、2+42+32+22)+2 复习复习:H原子： 类H离子： 碱金属原子： 5.1 He5.1 He原子的光谱和能级原子的光谱和能级一、光谱一、光谱分成主线系、第一辅线系、第二辅线系等，每个线系有两套谱线。 二、能级二、能级He原子的能级也分为两套，一套是单层的，一套是三层的。 主线系： 三个成份 第一辅线系： 六个成份 第二辅线系： 三个成份 基线系： 六个成份 1 1单层能级之间跃迁产生一组谱线单层能级之间跃迁产生一组谱线主线系： 第一辅线系： 第二辅线系： 基线系： 2 2三层能级之间的跃迁产生一组复杂结构的谱线三层能级之间的跃迁产生一组复杂结构的谱线一般来说， 、 比较弱，可以忽略。 3
4、一两套能级之间不产生跃迁 5.2 5.2 角动量耦合和对角动量耦合和对HeHe光谱的解释光谱的解释一、不同电子组态二、一种电子组态构成不同原子态四种运动之间有六种相互作用： L-S耦合 当 时， 共 个1 1、L-SL-S耦合耦合当 时， 共 个例3：原子中有两个电子，当它们处于3p4d态时，原子有哪些可能的状态。洪特定则：从同一电子组态形成的级中（1）重数最高即S值最大的能级位置最低（2）重数相同即具有相同S值的能级中，那具有最大L值的位置最低朗德间隔定则：能级的二相邻间隔同有关的二J值中较大那一值成正比当 、 、 时， 二、二、j-jj-j耦合耦合例4：利用j-j耦合，求3p4d态的原子态
5、。 解： 仍有12个态，且 值相同。一般的原子态表示为： 三、电子组态和原子态三、电子组态和原子态电子组态：( ) 如： 原子态：( ) 由元素组态的能级实际情况可判断原子态属哪种耦合。JJ耦合一般出现在某些高激发态和较重的原子中 四、四、HeHe原子能级的形成原子能级的形成1能级分为两套： 2L-S耦合的辐射跃迁选择定则：除外)3光谱分为两套 跃迁只能发生在不同宇称的状态间. j j耦合:5.3 5.3 泡利不相容原理泡利不相容原理一一、在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的状态(完全相同的四个量子数)。二、确定电子状态的量子数 1主量子数n-确定原子中电子在核外空间运动轨
6、道的大小和能量的高低。一般说来，n大，能量高，轨道半径大。2轨道角量子数ll决定电子轨道的形状和角动量的大小，同时也与能量有关. n相同时，l大，能量高。3轨道磁量子数表示轨道角动量在外场方向的投影：4自旋磁量子数表示自旋角动量在外场方向的投影：，共2个。(n，l， ， )三、各壳层所能容纳的最大电子数1n、l相同的次壳层：2n相同的主壳层：5.4 5.4 元素周期表元素周期表一元素周期表一元素周期表将将元元素素按按核核电电荷荷数数的的大大小小排排列列起起来来，其其物物理理、化化学学性质将出现明显的周期性。性质将出现明显的周期性。同族元素的性质基本相同。同族元素的性质基本相同。 玻玻尔尔：原原
7、子子内内的的电电子子按按一一定定的的壳壳层层排排列列，每每一一壳壳层层内内的的电电子子都都有有相相同同的的主主量量子子数数，每每一一个个新新的的周周期期是是从从电电子子填填充充新新的的主主壳壳层层开开始始，元元素素的的物物理理、化化学学性性质质取取决决于于原原子子最外层的电子即价电子的数目。最外层的电子即价电子的数目。二电子填充壳层结构的原则二电子填充壳层结构的原则1泡利不相容原理：在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的状态(完全相同的四个量子数)。n、l相同的次壳层：n相同的主壳层：2能量最小原理：电子按能量由低到高的次序填充各壳层 3原子实的贯穿和原子实极化对能级的影响三各元素的原子壳层结构三各元素的原子壳层结构1第一周期：从n=1的K壳层填起。2第二周期：从n=2的L壳层填起。3第三周期：从n=3的M壳层填起。
