第七部分原子壳层结构.ppt

7.1原子性质的周期性变化 7.2原子的电子壳层结构 7.3原子基态的电子组态 7.4原子基态光谱项的确定 目前，必威体育精装版统计结果，共发现114种元素.这114种元素中有92种是天然存在的，其余的是人工制造的。这些元素都被人们按照门捷列夫的方法填在了周期表的适当位置上，构成了我们现在使用的元素周期表。 7.2 原子的电子壳层结构 二、原子中电子分布所遵从的基本原理 1.泡利不相容原理 2.能量最低原理 2、能量最低原理 原子在正常状态时，每个电子在不违背泡利不相容原理的前提下，总是趋向占有最低能量的状态，以使原子系统的能量具有最小值。 E（4s） E（3d） E（4p） E（5s） E（4d） E（5p） E（6s） E（4f）E（5d） E（6p） 7.3原子基态的电子组态 第一周期 1.H  2.He 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 1s22p63s1 12.Mg 1s22p63s2 13.Al 1s22p63s23p1 14.si 1s22p63s23p2 15.P 1s22p63s23p3 16.S 1s22p63s23p4 17.Cl 1s22p63s23p5 18.Ar 1s22p63s23p6 总结 (1) 满壳层的电子不考虑 (2)考虑泡利原理 (3)考虑能量最低原理 (4)考虑洪特定则 二 、 确定原子基态光谱项的简易方法 (1)由泡利原理和能量最低原理求一定  电子组态的最大S。 (2)求上述情况上的最大L。 (3)由半数法则确定J。 (4)按2s+1Lj 确定基态原子态（光谱项）。 因为3d空着,所以第三周期只有8个元素而不是18个元素 第一周期2个元素，第二周期8个元素，电子填充很有规律。逐一增加电子时，从内向外进行填充；第三周期一直到18号元素Ar为止，电子的填充都是从内向外进行，到氩时3p支壳层被填满，但3d支壳层还全空着，下一个元素的第19个电子是填3d还是填4s呢？我们看到，这个价电子放弃3d轨道。而进入4s轨道，从而开始了下一周期。这是由能量最小原理决定的，下面我们从定性和定量两方面对此予以说明。 1．定性说明 3d轨道是(n=3,L=2)圆轨道，没有轨道贯穿和极化效应，而4s轨道是很扁的椭圆轨道，轨道贯穿和原子实的极化都很厉害，以致于其能量下降而低于能级。 2．定量分析 通过等电子系光谱的比较，可以清楚地看到，第19号电子为什么放弃3d而进入4s轨道。 基本思想：取19号元素K及类K离子进行研究，即它们具有相同的结构，即原子实（核与18个核外电子构成）加1个价电子；不同的是核电荷数不同,K和类K离子的光谱项可表示为 Z* 是原子实的有效电荷数，它已经将轨道贯穿和原子实的极化效应都包含在内。 （1） 对于K，Z* =1-19之间，对于Ca+ ,Z* =2-20之间 对于Sc+2, Z* =3-21之间…… 令 其中 是屏蔽常数 则（1）式化为 （2） （1）式中，n是最外层价电子的主量子数，由此式可知，对于等电子系，当n取定后， 与Z成线性关系，对于给定的n，作出 --Z 直线 ，得到莫塞莱(Moseley)图，由此图可以判定能级的高低，从而确定电子的填充次序。当等电子系最外层价电子位于3d时，相应的原子态为32D ；此时由实验测出Z取不同值时的光谱项T，从而得到等电子系对于态32D 的 (Moseley)曲线； 同理，当价电子位于4S 时，相应的原子态为42S ，又可得到一 条(Moseley)曲线；由两条曲线的(Moseley)图可以比较不同原子态时（42S和32D）谱项值的大小，而E=-hcT因此，T 越大，相应的能级越低。对同一元素来说，最外层电子当然先填充与低能态对应的轨道。 由图可见，n=3 和 n=4 的两条直线交于Z=20~21，所以对于19，20号元素： 21号之后元素： 由此可见：19，20号元素最外层电子只能先填4S轨道；而21号之后的元素才开始进入 轨道。除第三周期外，后面的各个周期也都存在这类似的情况，前一周期的壳层未填满，而又进入下一壳层，这都是由能量最小原理决定的. 第四周期 : 从 k 开始填充4s 因为能级交错现象,E4sE3dE4p 所以k开始了第四个主壳层的填充,也就开始了第四周期。 特 点 : 各元素的原子都占有四个主壳层。 多出一组填充3d支壳层的10