文档介绍：1第三章原子、分子、固体 2 ?主量子数 n=1,2,3 …决定电子的能量 eV 2n E n??电子层符号 K L M N O P Q …主量子数 n 1 2 3 4 5 6 7 …主量子数 n 表示电子层,其值越大,轨道距核越远, 能量越高。?)1(??llL?角量子数 l=0,1,2, …,(n-1) 决定电子轨道角动量角量子数 l表示电子亚层。它确定轨道的能级和形状。 l 的值越大,轨道距核越远,能量越高。 3 s、p、d电子云的角度分布图 4 ;? lZmL??磁量子数 m l =0, ?1, ? 2,…l决定轨道角动量的空间取向 0 1 2 323 1 0 1 22 1 0 11 l. 0l=0l=1l=2l=3 5 ? sZmS??自旋磁量子数 m s = ? 1/2 决定自旋角动量的空间取向自旋量子数 m s并不是求解薛定谔方程得出的,而是研究氢光谱的精细结构时引出的第四个量子数,只有+ ? 1/2 两个取值。表示为↑、↓。6 §2 多电子原子系统元素周期表 1. 原子的壳层结构和电子组态 1916 年, W. Kossel 提出多电子原子中核外电子按壳层分布的形象化模型。 Kossel 模型如下: 主量子数 n相同的电子组成一个主壳层,对应于 n = 1, 2, 3, 4, …的各个主壳层分别用大写字母 K, L, M, N, O, P , ….等表示; 在每一主壳层内,按角量子数 l分为若干支壳层, l =0,1,2,3, …的支壳层分别用小写字母 s, p, d, f, …表示。对于确定的 n 和l,用 nl表示,如 1s,2s,2p, …; 7 l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 l = 4 spdfg n = 1 K 1 sn = 2 L 2s 2 p n = 3 M 3s 3 p 3d n = 4 N 4s 4 p 4d 4f 当一个原子的每个电子组态 n和 l 均被指定后,则称该原子具有一定的电子组态,例如: Cu:1s 22s 22p 63s 23p 64s 13d 108 2. 基态原子的核外电子排布服从的规律泡利( W. Pauli , 1900-1958 ), 瑞士籍奥地利物理学家。(1) 泡利不相容原理 21 岁获得博士学位,并由导师索末菲推荐为《数学科学百科全书》写了关于相对论的长篇综述文章,受到爱因斯坦的高度赞许。 25 岁时提出了后来以泡利命名的“不相容原理”,从而把早期量子论发展到极至。这给当时许多正在探索原子内电子分布问题的物理学家提供了一把金钥匙,并进而得以阐明元素的周期律。 45 岁时,因发现“泡利不相容原理”,而获得诺贝尔物理学奖金。至今,这个原理仍是量子力学的量子统计等微观领域的重要基础之一。 9 (2) 泡利不相容原理问题: 原子中的电子可以分布在不同的壳层上,每一主壳层和支壳层上能容纳多少电子呢? 泡利不相容原理: 1925 年,泡利提出: 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量子态,即原子中的任何两个电子不可能有完全相同的一组量子数( n,l,m l,m s ) 。泡利不相容原理只适用于费米子(自旋量子数为 1/2 ) 10 ?对于某一主壳层 n,角量子数可取 l =0,1,2, …,(n -1) ,共 n 种可能值,而对于每一 l值,可容纳电子数 2(2 l +1) 种,故在主壳层 n上可容纳的电子数为?? 2 102122nlN nl n??????每一壳层上能容纳多少个电子? ?对于每一支壳层,对应的量子数 n,l ,它们的磁量子数 m l =0, ±1,±2,…,±l,共有(2l +1) 种可能值;对于每一个 m l 值又有两种 m s值。所以在同一支壳层上可容纳的电子数为 2(2 l +1)