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第五章：多电子原子 :泡利原理 第二节：两个电子的耦合 §5.3 泡利不相容原理及氦原子光谱的解释 三．原子的壳层结构 四．电子填充壳层结构的原则 原子基态的电子组态及元素周期表 第一周期 第二周期 3.Li 4.Be 5.B 6.C 7.N 8.O 9.F 10.Ne 第三周期 11.Na 1s22s22p63s1 12.Mg 1s22s22p63s2 13.Al 1s22s22p63s23p1 14.si 1s22s22p63s23p2 15.P 1s22s22p63s23p3 16.S 1s22s22p63s23p4 17.Cl 1s22s22p63s23p5 18.Ar 1s22s22p63s23p6 第四周期 第五周期 第六周期 第七周期 例 锌原子（Z = 30）的最外层电子有两个，基态时的组态是4s4s，当其中有一个被激发，考虑两种情况：（1）一个电子被激发到5s态；（2）它被激发到4p态。试求出在LS耦合情况下，这两种组态分别形成的原子状态，画出相应的能级图，从（1）和（2）情况形成的激发态向低能级跃迁分别各有几种光谱跃迁。 解 基态 4s4s 组态 （1）4s4s 4s5s 组态 （2）4s4s 4s4p 组态 选择定则 （LS 耦合） （0 — 0 除外） 问 三个P态间能跃迁吗？ 解 基态 4s4s 组态 （1）4s4s 4s5s 组态 （2）4s4s 4s4p 组态 选择定则 （LS 耦合） （0 — 0 除外） P255/ 5-2 5-3 5-5 5-7 5-8 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。 ３．元素的物理性质显示周期性的变化。 原子体积，体胀系数和压缩系数对Z的标绘也都显示出相仿的周期性的变化。 问 题： １．为什么元素性质按周期表顺序会出现出现周 期性的变化？ ３．为什么有过渡族元素和稀土元素？ 这些问题都必须从原子结构去了解．只有对原子结构有了彻底的认识，才能从本质上认识元素周期表。 ２．为什么每个周期的元素为２，８，８，１8 ，１８… 玻尔：原子内的电子按一定的壳层排列，每一壳层内的电子都有相同的主量子数，每一个新的周期是从电子填充新的主壳层开始，元素的物理、化学性质取决于原子最外层的电子即价电子的数目。 具有相同的 n 值的电子称为同一壳层的电子。 每个壳层又分成 n 个 l 相同的若干支壳层。 按主量子数 n 和角量子数 l 把电子的可能状态分成壳层,K、L、M、N、O、….. 1．泡利不相容原理： n、l 相同的次壳层： n 相同的主壳层： 表 各壳层可以容纳的最多电子数 5 6 主量子数 壳层名称 最多电子数 2n2 角量子数 支壳层 最多电子数 2(2?+1) 1 2 3 4 K L M N O P 2 8 18 32 50 72 0 0 1 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 0 1 2 0 1 2 3 4 s s p s p d s p d f s p d f g h s p d f g 2 2 6 2 6 10 2 6 1014 2 6 10 14 18 2 6 10 141832 五．原子的电子壳层的次序 1．第一周期：从 n=1 的 K 壳层填起。 2．第二周期：从 n=2 的 L 壳层填起。 3．第三周期：从 n=3 的 M 壳层填起. 2．能量最小原理：在不违背泡利不相容原理的前提下，电子按能量由低到高的次序填充各壳层 3．原子实的贯穿和原子实极化对能级的影响 按照原子序数排列，每一步电子究竟填充哪个态？各元素原子基态的电子组态如何？根据量子力学理论，最重要靠实验来确定。 * * * * 4f 5f 3d 4d 5d 2p 3p 4p 5p 6p 1s 2s 3s 4s 5s 6s 壳层和次壳层填充次序的经验规律 1.H  原子处于基态时，核外电子的排布情况 1s1 1s2 2.He 1s22s1 1s22s2 1s22s22p1 1s22s22p2 1s22s22p3 1s22s22p4 1s22s22p5 1s22s22p6 1s 2s 2p 问 填充 2p 次壳层三个格子的次序，是先在一个格子里填一个电子，然后再在各格里配上一个自旋反向的另一电子，为什么不先