文档介绍：内容提要:第六章元素性质的周期性变化2、原子的壳层结构目的要求:1、掌握电子壳层填充所遵循的规律,理解泡利原理和能量最小原理;重点难点:1、电子壳层填充所遵循的规律教学内容:回主页元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化大家在中学化学中就有了较数一原字序数的墙加呈影2的→多的了解,就是1869年,俄国科学家门捷列夫发捷列夫创立了元素周期表。大家看到表71,其中列出了103种元素,在98版的新华字典有109种元素,据报道,目合成到了116号元素,(93号以后的元素自然界中不存在。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室10月16日宣布,该实验室科学家与俄罗斯科学家合作,利用俄方的回旋加速器设备,成功合成了118号超重元素,并观察到其存在了不到1毫秒时间)。元素周期表共列成7个周期,其中排在同一列的元素称为同一族元素,它具有相类似的化学性质,这些大家在中学时都已经知道了。我们这里更关注的是它们的物理性质:如光谱结构特点、电离能、原子的体积等。光谱特点:第四章中我们知道,锂、钠、钾等碱金属具有相似的光谱结构(都属于双线体系),第5章中我们又学了氦、铍、镁等两个价电子的原子也具有类似的光谱结构(它们都有两套光谱,一套单线,一套三线)。电离能、。二、电子壳层结构为了解释元素这些性质的周期规律,玻尔认为原子内的电子按一定壳层排列,即第一主壳层电子的主量子数为1,第二主壳层电子的主量子数为2,依次类推,分别用大写的K,L,M,N,0,P,Q表示n=1,2,3,4,5,6,7的主壳层。换句话说:我们前面学****的主量子数其实是用来描述电子的运动区域或者说轨道的大小,决定了电子能量的主要部分。在每一个主壳层中又有若干个次壳层,也就是说有若干种轨道的形状。用轨道角量子数/来描述,/=0,1,2,3,4,5,,p,d,f,g,h,。次壳层的数量由主壳层决定,共有n个次壳层,/最大取(n-1)。每一种形状的轨道又有若干种轨道的取向。如:p电子的轨道有3种可取的方向,d电子的轨道有5种可取的方向。用m/表示,m/最大为,最小为-/,中间依次差1。而且每个电子的轨道确定后,还要考虑它的自旋,有两种取向,一正一负,用m表示,分别为1/2和-1/2。以上四个量子数知道后才能确定一个电子的状态1、根据泡利不相容原理:在原子中不能有两个或两个以上电子处在同一状态。比方:在一栋楼中,有不同的楼层(即为主壳层,这是个大的范围);每层有不同的房间(次壳层,更小一点的范围),而且第一层,只有一个房间0号,第二层有两个房间0号和1号,第三层3个0号1号和2号;房间里有些双人桌(桌子好比轨道,双人好比电子自旋),0号房间只有一张双人桌,所以最多坐2个人,因为它只有两个位置(不能有两个以上的人坐同一个位置),2号房间则有3张桌子,所以最多能坐6个人。明白了吧?这里的同一状态是指4个量子数都相同,好比这里的楼层、房间、桌号以及同一桌子的左和右。我们前面讲过的同科电子就好比在同一个教室的同学(所处的主量子数和轨道角量子数相同)原子的壳层结构主壳层n|K(1)L(2)MN(4)次壳层/s(0)s0)p(1)|s(0)p(1)d(2)|s0)|p(1)d(2)f(3)电子数616总电子数2832由上表就可以看出:每个次壳层最多容纳的电子数为2(2+每个主壳层所能容纳的电子最多数2n2个(2/+1)是指同一轨道角动量中有21个m/的取值,2是指同—m/又有2个自旋方向。在同主壳层中所能容纳的电子数即为所有次壳层最大电子数/之和=2(2+)=2[1351…(2-1)]=2n2刚才我们在讨论时并没有考虑电子自旋与轨道运动之间的相互作用。不过即使考虑这一作用也不会影响到结论。只不过这时用的是n,,j,mj四个量子数来描述,其本质是样的,因为由两种自旋的取向,所以产生了两个j/+1/2,/1/2,而此时总角动量的取向又有2n2种,即m户j,j-1,…,-j,所以每个次壳层所能容纳的最多电子数仍为2+1,每个主壳层能容纳的电子数仍为2n2个。第1主壳层为2个,第2主壳层8个,第3主壳层能容纳18个电子,第四主壳层能容纳32个电子,