原子物理学43.ppt

* * 单位：10-12m (pm) 原子的半径 元素的电离能 原子结构? 元素性质 电子状态? 在原子中，具有相同n的电子构成一个壳层， 一个壳层中，根据l不同又可分成几个次壳层 壳层中电子的数目 泡利原理:在原子中不能有两个电子处于同一状态 n、l相同的次壳层可容纳电子个数： ∑2(2l+1)=2n2 n-1 l=0 同一个l，有(2l+1)个ml 同一个ml，有2个ms 每一个l，可以有 2(2l+1)个状态 量子数为n的壳层可容纳电子个数： 电子填入各壳层的次序并不简单的由n决定，要遵循能量最低的原则。 有相似之处，又不完全相符 ——能量最小原理 方框和圆的位置高低代表各能级组和原子轨道能量的相对高低。相邻两个能级组间的能量差较大，而每个能级组中的能级之间的能量差则比较小。 代表一个能级组，相当于周期表中的一个周期 圆的数目表示各能级组的原子轨道数 鲍林的原子轨道能级图 科顿原子轨道能级图 Z = 1的氢原子，主量子数相同、角量子数不同的轨道的能量均相同； Z ≥2时，主量子数相同的轨道能级发生了分裂，且随原子序数增大分裂程度增大。多电子原子的 1s、2s、2p、3s、3p 能量顺序为：E(1s) E(2s) E(2p) E(3s) E(3p) 由于4s电子的穿透作用比3d电子的强，Z≤18 时，随原子序数增加，3d轨道的能量基本不变，而4s轨道的能量以较大趋势下降； Z≥18后4s轨道的能量下降到低于3d轨道；到Z=19时，4s轨道的能量还是比3d轨道低。Z=21时，3d轨道的能量降低到稍低于4s轨道，并在Z=21~30范围内保持这种状态； Z30 后3d轨道的能量继续下降，并与4s轨道能量差距拉大，最终下降到与3p轨道能量接近。 电子壳层的能量次序(n+0.7l) 电子填入壳层的填充原则是： (n+0.7l)小的先填 荣获2005年度何梁何利科技成就奖，奖金高达100万港元。目前全国仅26人获此殊荣，其中高校仅5人。 北京大学化学 与分子工程学院 徐光宪院士(1920- ) 原子能级的壳层结构和能级次序 上述次序只是外层电子能级次序，因而是逐一填充电子的次序，不能理解为内层电子能级的次序 有些特殊情况，是由于原子内部相互作用的复杂性所致。 24Cr 1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s2，3d4 1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s1，3d5 d轨道半满或全满时，对能量降低更有利，其它壳层电子类似 29Cu 1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s2，3d9 1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s1，3d10 基态的电子组态?原子组态？ 23V 每一满壳层、满次壳层的总自旋角动量、总轨道角动量及总角动量均为0，因而推断任何原子的状态时，它们的角动量不需要考虑。 例如：np6 组态能级简并度 C66=1 ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1 -1 0 ml ∴ 满次壳层的原子态必为1S0 MS=0 ?S值为0 ML=0?L值为0 1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s2，3d3 ↑ ↑ ↑ 1 2 0 -2 -1 ml Ms=3/2 ML=3 S=3/2 L=3 ? 3d3 4F3/2(基态原子态) ? 8O 1s2，2s2，2p4 方法一： ↑ ↑ ↑↓ 1 -1 0 ml Ms=1 ML=1 S=1 L=1 ? 3P2、1、0(原子态) ? ∵超过半满 ∴为倒转次序，即3P2能量最低，为基态原子态。 方法二： 2p2形成的原子态：1S0、1D2 、3P2、1、0 根据洪特定则和电子个数确定哪个能量最低 原子序数?基态电子组态?原子态?基态原子态 一般的，可以根据原子序数来确定基态原子态 2p2和2p4的S、 L 、 J是相等的，(nl)v和(nl)Y-v是互补的组态， 2p4和2p2形成的原子态一样，但能级次序不一样。 精品课件！ * * *