原子物理学43

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)=2n2n-1l=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。24Cr1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s2，3d41s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s1，3d5d轨道半满或全满时，对能量降低更有利，其它壳层电子类似29Cu1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s2，3d91s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s1，3d10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↑↓↑↓↑↓ml10-1∴满次壳层的原子态必为1S0MS=0S值为0ML=0L值为01s2，2s2，2p6，3s2，3p6，4s2，3d3↑↑↑ml210-1-2Ms=3/2ML=3S=3/2L=33d34F3/2(基态原子态)8O1s2，2s2，2p4方法一：↑↓↑↑ml10-1Ms=1ML=1S=1L=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！精品课件！元素周期性反映了电子组态的周期性，而电子组态的周期性则体现了泡利原理和能量最小原理，从而将元素的化学性质在原子的领域中“物理化”了。电子填充的外次壳层，决定了元素的物理、化学性质的相似性元素外次壳层电子组态性质Li、Na、K、Rb、Css1活泼金属F、Cl、Br、I、Atp5活泼非金属Ne、Ar、Xe、Rnp6惰性气体Sr、Ges2p2半导体