电子的轨道课件.ppt

1、7.1元素性质的周期性元素性质的周期性 1869年年 门捷列夫门捷列夫单位：单位：10-12m (pm)54 Ionization energies of the atoms电离能电离能7.2 原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构1.1.描述电子状态的两套量子数描述电子状态的两套量子数 , ,snm m , , ,jnj m,sm m各参数的意义见课本各参数的意义见课本P:2033.3.壳层和次壳层最多容纳电子数壳层和次壳层最多容纳电子数2.2.泡利不相容原理泡利不相容原理n , ,snm mn0,1 ,2,.,1nn,1,.m 21,m11,22sm 2(21)N 1202(21)2nnNn

2、 , , ,jnj mn0,1 ,2,.,1nnj1/2,1/2 ()jjs,1,.,jjmj jj2(1/2) 1 2(1/2) 12(21)N 1202(21)2nnNn 各壳层可以容纳的最多电子数各壳层可以容纳的最多电子数56壳层名称壳层名称最多电最多电子数子数 2n2支壳层支壳层最多电最多电子数子数 2(2 +1)1 234KLMNOP28183250720 0 10 1 2 3 0 1 2 3 4 50 1 20 1 2 3 4s s ps p ds p d fs p d f g hs p d f g 2 2 6 2 6 10 2 6 1014 2 6 10 14 18 2 6 10

3、 141832 n壳层中电子的数目壳层中电子的数目主量子数主量子数n和角量子数和角量子数l构成了电子壳层构成了电子壳层泡利不相容原理泡利不相容原理支壳层支壳层(nl)容容纳电子数目纳电子数目) 12(2l壳层壳层n上容上容纳电子数目纳电子数目22n1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p64f145d106s26p6元素周期表的元素周期表的填充次序不单填充次序不单由由n决定决定Electron Distributions Into Shells for the First Three Periods电子壳层的能量次序电子壳层的能量次序(n+l)值越值越大能量越大能量

4、越高，相同高，相同时时n较大能较大能量越高量越高能能量量最最低低原原理理4s与与3d能量的能量的比较比较总结能量最低原理总结能量最低原理 上述次序只是外层电子能级的次上述次序只是外层电子能级的次序，因而是逐一填充电子的次序，序，因而是逐一填充电子的次序，这这不能理解为不能理解为内层电子能级的次序。内层电子能级的次序。 存在违反的特殊情况，这存在违反的特殊情况，这是由于是由于原子内部相互作用的复杂性所致原子内部相互作用的复杂性所致，如如镧系收缩效应镧系收缩效应。4.4.能量最低原理能量最低原理 同一主壳层中（同一主壳层中（n相同而相同而 不同）不同）E(ns)E(np)E(nd)3）12 23

5、34 3 45 4 56 4 5 67 5 6 7ss ps ps d ps d ps f d ps f d ppdspspss43433221pdfspds65465457567sfdp原子系统处于正常态时，每个电子总是尽先原子系统处于正常态时，每个电子总是尽先占据能量最低的能级。占据能量最低的能级。越越大大，能能级级越越高高)l.n(70 43sd和比较:).().(27030704 原子内电子按一定壳层排列总结原子内电子按一定壳层排列总结即原子排布顺序：即原子排布顺序：原子能级与原子序数的关系原子能级与原子序数的关系方框内方框内是是 Z 20附近附近的原子的原子能级次能级次序的放序的放大

6、图大图 1962年美年美国无机结国无机结构化学家构化学家科顿科顿7.3 元素周期表的形成元素周期表的形成1s11s2 第一周期第一周期 H He第二周期第二周期w 3.Li w 4.Bew 5.Bw 6.Cw 7.Nw 8.Ow 9.Fw 10.Ne1s22s11s22s21s22s22p11s2s2p1s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p6w 11.Na 1s22p63s1w 12.Mg 1s22p63s2w 13.Al 1s22p63s23p1w 14.Si 1s22p63s23p2w 15.P 1s22p63s23p3w 16.S 1s2

7、2p63s23p4w 17.Cl 1s22p63s23p5w 18.Ar 1s22p63s23p6因为3d空着,所以第三周期只有8个元素而不是18个元素第三周期第三周期第四周期第四周期 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。 4s: K，Ca 3d: Sc-Zn (21-30号元素）过渡元素。号元素）过渡元素。4p: Ga-Kr (31-36号元素）号元素）接下来填接下来填5s次壳层次壳层,第四周期结束。第四周期结束。(18个元素个元素)第五周期第五周期 5s: Rb, Sr(鍶）鍶） 4d: Y-Cd (39-48号元

8、素）过渡元素。号元素）过渡元素。5p: In-Xe (49-54号元素）号元素）接下来填接下来填6s次壳层次壳层,第五周期结束。第五周期结束。第六周期第六周期 6s: Cs, Ba 5d: 填填1个电子，个电子，La (57号元素）稀土元素。号元素）稀土元素。4f: Ce( 铈）铈）-Lu (58-71号元素）镧系，稀土元素号元素）镧系，稀土元素接下来填接下来填7s次壳层次壳层,第六周期结束。第七周期开始。第六周期结束。第七周期开始。5d: 72-80号元素（号元素（9个）个）6 p: 81-86号元素（号元素（6个）个） 电子填充的外次壳层决定了元素的物理、电子填充的外次壳层决定了元素的物理

9、、化学性质的相似性化学性质的相似性本节小结：元素的同期性反映了电子组态的周期性，而电子组态本节小结：元素的同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的周期性则体现了泡利原理泡利原理和和能量最小原理能量最小原理，从而将元素的化学，从而将元素的化学性在原子的领域中性在原子的领域中“物理化物理化”了。了。研究未填满的最外壳层的若干同科价电子将是多电子原子光谱的研究重点研究未填满的最外壳层的若干同科价电子将是多电子原子光谱的研究重点7.4 原子基态光谱项的确定（复习）原子基态光谱项的确定（复习）L-S ；0,0,0LSJ (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

10、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）。大于或者等于半满，大于或者等于半满，J=L+S小于半满，小于半满，J=L-S总结总结 其它元素的原子态都有可按上述方法求得。111101NsiNLliSMsmLMm 例： Si（硅）基态电子组态是3P2,是两个同科P电子，填充方式为：m: +1 0 - 1由此可知 这样便求出了最大S和最大的L（按洪特定则要求） 再由半数法则确定J=L-S=0,所以硅（Si）的基态 为L=1,S=1,J=0，可得， 3p0 是它的基态的原子态。 讲作业题讲作业题 泡泡 利利Wolfgang Pauli 奥地利人奥地利人 1900-1958获获1945年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖第七章第七章 原子的壳层结构原子的壳层结构重点章节电子的排布基态电子组态的确定