第5章节多电子原子.ppt

一、确定电子状态的量子数 1. 主量子数n：确定电子在核外运动轨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l： 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。 标志电子态的量子数有五个：n，l，s，ml，ms。 把具有相同n的电子看作分布在同一主壳层上。 n=1、2、 3、 4、5、6、7…… K、L、M、N、O、P、Q…… §5.3 泡利原理和同科电子 4.轨道磁量子数ml:表示轨道角动量在外场方向的投影 5.自旋磁量子数ms:表示自旋角动量在外场方向的投影 自旋角动量量子数s对所有的电子相同，在区别电子态时不考虑。 (n，l，ml，ms) 3.自旋量子数s：确定电子自旋角动量，是一个常数。 共 2l+1 个 n、l相同的电子构成一个次壳层，称为同科电子 l=0、1、2、3、4、5、6……n-1，共n个 s、p、d、f、g、h、i…… 后来发现凡自旋为1/2奇数倍的微观粒子(电子、质子、中子等，统称费米子)都满足上述泡利原理。泡利原理更普遍意义是微观全同粒子是不可区分的，交换两个全同粒子不改变其几率。例如交换两个粒子的位置，仍有 这意味着有 波函数具有反对称性（对应“－”号）或对称性（对应“＋”号）。费米子的波函数具有反对称性；玻色子（自旋为整数的粒子）具有对称波函数。 1925年，年仅25岁的泡利提出不相容原理：原子中每个状态只能容纳一个电子，换言之原子中不可能有两个以上的电子占据四个量子数(n , l , ml , ms)相同的态。 二、泡利原理 * 由于泡利原理的限制，多电子原子中电子按照n、l顺序填充。形象地将主量子数n的态称主壳层（壳层）；角量子数l的态称子壳层；并分别由英文字母表示为 原子中各电子在n l壳层的排布称电子组态。如：双电子的氦的基态电子组态是1s1s。当一个电子被激发到2s，2p后的电子组态是1s2s ,1s2p 。 n=1，2，3，4，5… | | | | | K L M N O… 泡利不相容原理限制了LS耦合、jj耦合的形成的原子态。 三、同科电子 例1：氦原子的基态 He原子基态的电子组态1s1s，两个电子的n和l都相同，称为同科电子。 两个1s电子的n，l，ml都相同，ms必定不能相同。 (1，0，0，1/2) 和(1，0，0，-1/2) 因此，氦的基态（1s1s）只有 态而无 态。 由于泡利不相容原理的影响，使同科电子形成的原子态比非同科电子形成的原子态要少得多。 例2：n=2的轨道上最多能容纳的电子数。 有8个不同的状态，最多能容纳2?22=8个电子。 四、同科电子合成的状态 同科电子是n，l两个量子数相同的电子。由于它们的n，l相同，仅要求ml，ms不同，因此，同科电子形成的原子态比非同科电子形成的原子态要少得多。 对于两个同科电子有一种简单的方法，从非同科电子组态的诸原子态中挑选出L+S为偶数的态就是同科电子组态对应的原子态。该方法又称偶数定则。 （1）将其看成非同科电子，写出其所有的原子态。 （2）判断L+S =奇数 或者偶数。 （3）根据判断结果，若L+S =奇数 ，将其对应的原子态删掉，剩下的L+S =偶数对应的原子态就是两个同科电子的原子态。 （4）写出同科电子的原子态。 例：同科电子2p2p的原子态。 S = 0 1 L=2 1 0 例：同科电子3d3d的原子态。 ml\ms -1 0 +1 +2 (1?，1?) (1?，1?)(1?，1?) (1?，1?) +1 (1?，0?) (0?，1?) (1?，0?)(1?，0?) (0?，1?)(0?，1?) (1?，0?) (0?，1?) 0 (1?，-1?) (0?，0?) (-1?，1?) (1?，-1?)(1?，-1?) (0?，0?)(0?，0?) (-1?，1?)(-1?，1?) (1?，-1?) (0?，0?) (-1?，1?) -1 (0?，-1?) (-?，0?) (0?，-1?)(0?，-1?) (-1?，0?)(-1?，0?) (0?，-1?) (-1?，0?) -2 (-1?，-1?) (-1?，-1?)(-1?，-1?) (-1?，-1?) 例：两个