16-4原子壳层.ppt

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1、一、元素性质的周期性(periodicityofcharacteristicsofelement)门捷列夫1869年发现，将元素按原子量的大小次序排列，它们的性质显示出周期性的变化。电离能从原子中移走一个电子所需要的能量。06052443628682016128476252015105HeNeArLiBKNaMgAlZnGaKrRbCdInXeCsHg原子序数（Z）电离能（eV）电离能随原子序数Z的变化关系§16-4原子的壳层结构1图中峰值对应的Z值称为幻数，它们是2,10,18,36,54,86等。这预示着元素性质周期性的深层实质，即原子中电子的壳层结构。二、

2、原子中电子的壳层结构(shellstructureofelectroninatom)元素性质由原子中电子所处状态决定，电子状态由四个量子数n、l、m和ms表征。（1）主量子数n：依原子中电子能量由低到高n取从1开始的一系列正整数，即n=1,2,3,…；（2）轨道量子数l：也称角量子数，在n值一定时，l取n个可能值，即l=0,1,2,…,n-1；（3）磁量子数m：在给定l值时，m取2l+1个可能值，即m=0,1,2,…,l；2(4)自旋磁量子数ms：自旋角动量向上，ms取1/2，自旋角动量向下，ms取-1/2。如氢原子，按能量的不同，核外电子处于由任意一组量

3、子数(n,l,m,ms)所表示的状态中，处于由能量最低的一组量子数表示的状态，基态1s。元素的物理和化学性质随原子中电子数的增加而逐渐表现出差异。例如，氟、氖和钠这三种元素的原子中，核外电子数分别为9、10和11，它们的物理和化学性质是有很大差异的。事实说明，在多电子原子中，电子不可能都处于能量最低的状态，电子在状态上的分布必须遵从下面两个原理。3电子在状态上的分布遵从下面两个原理：（1）泡利(W.Pauli)不相容原理：在原子中不可能有两个或两个以上的电子占据同一个状态，既不可能有相同的一组量子数(n,l,m,ms)；（2）能量最低原理：原子处于基态时，电子所

4、占据的状态总是使原子的能量为最低。可见，原子中每个由一组量子数(n,l,m,ms)决定的状态只允许一个电子占据，同时，电子先占据能量最低的状态，即主量子数n最小的状态。对多电子原子，随着电子数增加，被电子占据的状态的主量子数n大体上是逐渐增大的。4依主量子数n不同，把电子的状态分为许多壳层，n相同的各状态属同一个壳层。n=1,2,3,4,5,…的壳层表示为K,L,M,N,O,…壳层，处于这些壳层上的电子称为K层,L层,M层,N层,O层电子……在一个壳层中，轨道量子数l不同又划分n个支壳层，对应l=0,1,2,3,4,5,…各支壳层用s,p,d,f,g,h,…表示

5、，处于这些支壳层上的电子，称为s电子,p电子,d电子,f电子,g电子,h电子……对一定的轨道量子数l，磁量子数m有2l+1个可能数值；给定n、l和m时，自旋磁量子数ms取1/2两个可能数值。于是，算得主量子数为n的壳层上所能容纳的电子数，为5由上式可得，K壳层可容纳2个电子，L壳层可容纳8个电子，M壳层可容纳18个电子，等等。ln0123456ZnSpdfghI1234567KLMNOPQ2262610261014261014182610141822261014182226281832507298原子的壳层和子壳层所能容纳的电子数电子数6每一个周期都从电子填充

6、新壳层开始，决定元素物理和化学性质的最外壳层的电子数将出现周期性，这是门捷列夫发现的元素周期律的本质。三、原子的基态(groundstateofatom)在LS耦合下，由电子组态形成的各能级高低次序，根据洪德定则确定：（1）同一电子组态形成的具有相同l值的能级中，重数最高的，即s值最大的能级位置最低。（2）同一电子组态形成的具有不同l值的能级中，具有最大l值的能级位置最低。7（3）如果电子组态为(nl)v，对同一l值、不同j值的各能级的次序，有两种情形：当价电子数v<(2l+1)时具有最小j值的能级位置最低，这称为正常次序；当价电子数v>(2l+1)时，具有最大

7、j值的能级位置最低，这称为倒转次序。如果电子正好填满支壳层，m与ms的正值和负值成对出现，原子的自旋角动量、轨道角动量和总角动量都等于零，这种原子的基态为。对于未满支壳层的原子，其原子态只决定于未满支壳层上的电子组态。同一支壳层上的电子称为同科电子。其四个量子数中有两个相同，据泡利不相容原理，m和ms中至少有一个是不相同的。8点击深色键返回原处→(W.Pauli,1900－1958)9