《原子物理学》第6章原子的壳层结构.pptx

2023/8/291第6章原子的壳层结构 2023/8/292第一节：原子性质的周期性变化一、元素周期表1869年俄国门捷列夫提出周期律发现元素的性质随着原子量的递增而发生周期性变化。他把当时已发现的63种元素按原子量的递增顺序排成一行，并将性质相似的元素排在一个列中，编成了元素周期表。1、性质与原子量的递增次序有矛盾时，以元素性质为主，如：K，Ar对换。2、预言三种元素的存在，在表中留了空位，预言了它们的性质：如Ga,Sc,Ge 2023/8/293共发现118种元素？其中有92种是天然存在的，其余的是人工合成的 2023/8/2942、共有七个周期，每个周期元素2，8，8，18，18，32，32?3、竖的称为族，有８个主族和８个副族。5、有过渡族元素、稀土元素、锕系元素。4、每个周期从金属元素开始到惰性气体为止。 表中左下部大半是 金属，右上半部分是非金属。1、按周期表排列的元素 原子序数＝核外电子数＝质子数或原子核的电荷数。特点： 2023/8/2953、元素的电离能显示周期性的变化。1、元素的化学性质出现周期性的变化。2、元素的光谱性质出现周期性的变化。4、元素的物理性质显示周期性的变化。例如:原子体积,体胀系数,压缩系数二、元素性质的周期性变化 2023/8/296第一电离电势随原子序数的周期性 2023/8/297原子半径随着原子序数的周期性 2023/8/298原子体积，体胀系数和压缩系数对Z的关系也都显示出相仿的周期性的变化。 2023/8/2991、为什么元素性质具有周期性？2、为什么每周期元素的个数为2，8，8，18，18，32，…?3、为什么有过渡族元素，稀土元素和锕系元素？从原子的电子结构可以得到解释.三、问题： 2023/8/2910第二节 原子的电子壳层结构 (考虑自旋)一、标志电子运动状态(量子态)的量子数1、主量子数　n=1.2.3 … …2、轨道角量子数 l =0，1，2，3 … … n-13、轨道磁量子数 ml =0, ±1, ±2, … … ，± l (很强的磁场中，所有耦合不存在)4、自旋磁量子数 ms= ±1/2 n，l，ml，ms来表示量子态 2023/8/2911不很强磁场，则用1、主量子数　n=1.2.3 … … 2、轨道角量子数 l =0，1，2，3 … … n-13、总角动量量子数 j=l±1/2 4、总磁量子数 mj =-j,-j+1, … jn，l，j，mj来表示量子态 2023/8/2912l给定，ml有2l+1个值，ml定，ms有2个值(±1/2)对一个l，共有2(2l+1)个量子态对每一个l，j取l±1/2，对每一个j，mj有2j+1个值共2(l+1/2)+1+2(l-1/2)+1= 2(2l+1)对一个l，共有2(2l+1)个量子态*两套量子数所代表的状态数目相同，一般采用第一种方法即n，l，ml，ms 2023/8/2913二、原子中电子分布所遵从的基本原理1、泡利不相容原理：一个量子态中只能够容纳一个电子。2、壳层主壳层：由n相同的电子所组成n=1 2 3 4 5 6 7支壳层：由n，l均相同的电子组成l=0 1 2 3 4 5 6 7 8…n-1s p d f g h i k lK L M N O P Q不能有两个电子具有完全相同的四个量子数(n, l, ml, ms)表示符号 2023/8/2914(1) 每一支壳层中所容纳的最多电子数Nl同一l，ml有2l+1个可能值，同一ml，ms有2个可能值(±1/2)当 l = 0 1 2 3 4 5 s p d f g h最多电子数Nl：2 6 10 14 18 22(2) 每一个主壳层所容纳的最多电子数Nn同一n，l=0.1.2…n-1 共n个值当 n=1 2 3 4 5 6 7Nn： 2 8 18 32 50 72 表7.2 P205 2023/8/2915当主壳层中的电子数达到所容纳的最多电子数时，则称满壳层(闭合主壳层)。各周期元素个数：2 8 8 18 18 32…与各主壳层的最多电子数不完全符合当支壳层中的电子数达到所容纳的最多电子数时，则称闭合支壳层。 2023/8/29163、能量最低原理 原子系统处于正常状态时，在不违背