18-10电子的自旋_原子的电子壳层结构

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1、1921年，施特恩（O.Stern）和格拉赫（W.Gerlach）发现一些处于S态的原子射线束，在非均匀磁场中一束分为两束。准直屏原子炉磁铁NS§18-10电子的自旋原子的电子壳层结构1.施特恩-格拉赫实验由自旋产生的磁矩称为自旋磁矩由自旋产生的角动量为其方向与磁矩方向相反。1925年，乌仑贝克(G.E.Uhlenbeck)和古兹密特(S.A.Goudsmit)提出电子自旋假说。把电子绕自身轴线的转动称为自旋。2.电子的自旋S电子的自旋自旋磁量子数zShSz=msh12+12z电子的自旋自旋角动量在外磁场方

2、向的投影只能有两种取值。即：得：自旋量子数3.原子的电子壳层结构原子中电子的状态由四个量子数确定(1)主量子数n=1,2,3,…大体上决定电子在原子中的能量(2)角量子数l=0,1,2,…,(n-1)决定电子绕核运动的角动量决定电子绕核运动角动量的空间取向(3)磁量子数(4)自旋磁量子数决定电子自旋角动量的空间取向一般地，主量子数n越大的主壳层其能级越高；在同一主壳层内，副量子数l越大的支壳层其能级越高。但也有例外，实际上能级的高低次序可表示为1s7s5d5p5s6s6p6d…4s3s3p4f3d4p4d2

3、p2s原子的电子壳层结构(1)泡利不相容原理泡利在1925年提出：在原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的量子态。也就是说，原子中任何两个电子的量子数不可能完全相同。这个结论叫泡利不相容原理。电子在原子中的分布遵从下列两个原理：原子的电子壳层结构据泡利不相容原理，对于某一支壳层，对应的量子数为n和l,即处于该支壳层的电子具有相同的能量和角动量数值,但其磁量子数可取共2l+1种可能值，对每一个ml值又有两种ms值。因此，在同一支壳层上可容纳的电子数为.对于某一主壳层n，其副量子数可取0,1,2,…

4、,n-1种可能值，而对每一l值，可容纳电子数为2(2l+1)种，故在主壳层n上可容纳的电子数为原子的电子壳层结构各壳层可容纳的电子数0123456spdfghi1234567KLMNOPQ2262610261014261014182610141822261014182226Nn281832507298lnNl原子的电子壳层结构(2)能量最小原理当原子处于正常状态时，原子中的电子尽可能地占据未被填充的最低能级，这一结论叫做能量最小原理。例18-17试确定处于基态的氦原子中电子的量子数。和解：氦原子有两个电子。

5、按题意，这两个电子处于1s态，即n=1。因而ml=0。据泡利不相容原理，这两个电子的量子数不能完全相同，所以它们的自旋磁量子数分别为1/2和-1/2。因此，处于基态的氦原子中的两个电子的四个量子数分别为：原子的电子壳层结构例18-18分别计算量子数n=2、l=1和n=2的电子的可能状态数。解：对n=2、l=1的电子，可取ml=-1,0,1三种状态，对每一种ml，又可取ms=1/2,-1/2。故总的状态数为：对于n=2的电子，l可取0和1。l=0时，ml=0，ms=1/2,-1/2l=0时有2种状态。因此，共

6、有状态数2+6=8。原子的电子壳层结构例18-18分别计算量子数n=2、l=1和n=2的电子的可能状态数。解：对n=2、l=1的电子，可取ml=-1,0,1三种状态，对每一种ml，又可取ms=1/2,-1/2。故总的状态数为：对于n=2的电子，l可取0和1。l=0时，ml=0，ms=1/2,-1/2l=0时有2种状态。因此，共有状态数2+6=8。原子的电子壳层结构