1、第七章原子的殼層結構 7.1元素性質的周期變化1869年，門捷列夫首先提出元素周期表（按原子量的次序排列），反映元素性質 的周期性變化。玻爾是第一個給予周期表物理解釋，（1916 1918年）把元素按電子組態的周期 性排列成表。1925年泡利提出不相容原理后，才比較深刻地理解到，元素的周期性是電子組態 周期性的反映。而電子組態的周期性與特定軌道的可容性像聯系。原子序數：原子中電子數目（原子核電荷數）。排在同一列的元素具有相似的化學性質和相仿的光 譜結構。7.2原子的電子殼層結構決定電子所處狀態的準則（1）泡利不相容原理；（每狀態允許容納的電子數）（2） 能量最小原理（體系能量最低時，體系最穩定

2、）電子按能量分成許多殼層，能量相同的電子可視為分布在同一殼層。主量子數n:決定電子能量的主要部分，相同n的電子在同一殼層。 角量子數I :同一殼層中I = 0， 1，.（n-1），不同 的I形成次殼層。次充屋f盤多電于戟 A； = 2（2/ + 1jn 1疣疑電子數 ti =工2（2/ + 1） = 2h:決定殼層次序的是能量最小原理。（電子填充的次序決定于哪個殼層能量最 低），主量子數n : 一般情況由小到大（細微并非如此）主量子數（1）每一種原子就核外電子部分說，是周期表中前一位元素的原子加一個電子而 成。(2)原子的基態是原子能量最低的狀態，所有電子均處在各自盡可能低的能量狀 態中。n-

3、2單電于填尢次序H/14歸衛11丨心,nH = 2It 1/l = 211tlIIn = 191 = I2tin問填充2p次殼層三個格子的次序，是先在一個格子里填一個電子，然后再在各格 里配上一個自旋反向的另一電子，為什么不先把兩個自旋相反的電子填滿，再填下 一個格子？ 答：根據量子力學的理論，當兩電子以相反的自旋取向擠在同一格中時，就意味 著它們的軌道波函數相同，即它們以很大的概率在空間靠近，從而它們的庫侖排斥 能較大(正)，使能級升高；若兩電子以相同的自旋取向填充不同的格子，兩態的 波函數朝不同的方向延伸，電子靠近的概率小，它們之間的排斥能也減小了，能級 降低。說明為什么在同一次殼層里，電

4、子盡先以相同的自旋取向分散填充不同格子的緣 故。所以，對于給定的電子組態，原子的基態傾向于米取總自旋較大的方式。按照原子序數排列，每一步電子究竟填充哪個態？各元素原子基態的電子組態如 何？根據量子力學理論，最重要靠實驗來確定。 爍 畫濫二占殼展和次殼屍填丸次序的經聆規律5.4復余原子光誦的一敘規律原子 序毀乙的 中性原子原子序數 Z+I的原子一 次電離后1. 光請和能紈的位移律光請和能久I9K2心21Se22112JV 一1MtMtititAt例：H；和H. He IJ (具有相同的電子數 和俎各)2. 多重牡的更損律円期表股序的 元紊交替地具有偶 的多晝$3三個或三個以上價電于的原于怎乳#

5、辰LS耦合中，能圾處構fM- 25+1.(1) 三個價電子時.在為電子的結構上再加上 一個電子.例二電子的S0. 1 ;加上一電子*1/2 三電于s =丄；丄，L.2 2 2Mf 四重Uf(2) 任何原子的狀態基態和激發態可視為它的 -次電禹禹子+個電子形成一決電禹離子狀態與周期農林一尤求狀態和似.前一元素狀態后一元未狀態L = Lp+l、Ap+/!,|ly/|S=Sp+s. Sps+Pj = PiAPs原斥子或禹子 新加電子的總仇道內動量 紈道用動量例 若一個原子系統由三個電子俎成一個處農$ 態.另一個處在/態第三個處在d態.若它們之 何的擄合是LS編合試坊出所有可能的原于態. 洽出愿子態符

6、號.M:A = 0,/2 = 1,/3 = 2.I, =/j +/：,/, +厶_,，片-/：|= 1L-+6.坊也l,q.3,2JsbJ原子態軒令13.122P,j*5 1225/2. 3/2,2 237/2, 5/2/1315/2 3/2.1/2?2丿盲尸rm227/2,5/2,3/2, 1/2?239/2. 7/2 5/2 3/24/zr J 5 7 9 ?5*?2(3) 甘“二電子體系的法則計畀.(4) 甘司科電于仍1；才虔泡利不相戀廉用4.緞負島低的洪轉文則対三個扳三個以上價電于的康于仍戍立. 電f的*干中H樣譴用6. itMX：4的嫂4T J (正希丈序4創林決序)Ax：4*；f H 科電子敏淇堯屢尤許電 子It的-半f/Hi z 林FbitnnR/ z 霸鉄“介町u尬査個口6 于 $.,乂*,).荻也改Q 的UUdMMtAaemtiD / ibw亀代A axiWapf-S W f .S3”斗H*4 t A：+車尊電常鼻昭呵科律員14|鼻-JUft4 Affll.ItfaOAMpaat*. .44f4* # v z *r*