第九章原子结构和元素周期律了解粒子运动的特点，熟悉原子轨道的概念(编辑修改稿)

第九章原子结构和元素周期律了解粒子运动的特点，熟悉原子轨道的概念(编辑修改稿)内容摘要：

1 m = 0 n =3 l = 0, 1, 2 m = 0, 177。 1, 177。 2 m 的取值受 l 的限制：如 l = 0 m = 0 l = 1 m = 1, 0, +1 l = 2 m = 2, 1, 0, +1, +2 三个量子数的一种组合形式决定一个 Ψ ，而每一个 Ψ 又代表一个原子轨道，所以三个量子数都有确定值时，即确定核外电子的一种电子运动状态。 （四）原子能级 在多电子原子中，原子的 能级除受主量子数（ n)影响外，还与副量子数（ l）有关，其间关系复杂。 下图表示了若干元素原子中能级的相对高低。 9 由图可以看出： （ 1）单电子原子（ Z=1)中，能量只与 n有关，且 n↑， E↑ （ 2）多电子原子（ Z≥ 2）中 ,能量与 n、 l有关。 ① n 相同， l 不同，则 l↑， E↑ 如： Ens＜ Enp＜ End＜ Enf ② l 相同， n 不同，则 n↑， E↑ 如： E1s＜ E2s＜ E3s…… E2p＜ E3p＜ E4p…… E3d＜ E4d＜ E5d…… （ 3）能级交错 若 n 和 l 都不同，虽然能量高低基本上由 n 的大小决定，但有时也会出现高电子层中低亚层（如 4s）的能量反而低于某些低电子层中高亚层（如 3d）的能量这种现象称为能级交错。 能级交错是由于核电荷增加，核对电子的引力增强，各亚层的能量均降低，但各自降低的幅度不同所致。 能级交错对原子中电子的分布有影响。 三、电子的自旋与电子层的最大容量 （ ms） 用分辨能力很强的光谱仪来观察氢原子光谱，发 现一条谱线是由靠得非常近的两条线组成，为氢原子的精细结构， 1925年琴伦贝克和高斯米特，根据前人的实验提出了电子自旋的概念，用以描述电子的自旋运动。 自旋量子数 ms 有两个值 (+1/2， 1/2)，可用向上和向下的箭头 (“↑ ”“↓ ”)来表示电子的两种所谓自旋状态。 结论：描述一个电子的运动状态，要用四个量子数（ n， l， m ， ms ），同一原子中，没有四个量子数完全相同的两个电子存在。 （ 1） Pauli不相容原理 在同一原了中，一个原子 轨道上最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。 （ 2）能量最低原理 电子总是最先排布（占据）在能量最低的轨道。 （ 3）洪特规则 ①在等价轨道上，电子总是尽先占据不同的轨道 ，而且自旋方向相同（平行）。 ②当等价轨道上全充满时 ( p6, d10, f 14 )，半充满 ( p3, d 5, f 7 )和全空 ( p0, d0, f 0 )时，能量最低，结构较稳定。 根据以上的排布规则，可以推算各电子层、电子亚层和轨道中最多能容纳多少电子。 10 由于每一个电子层（ n)中有 n个电子亚层（每一个电子亚层又可以有（ 2l+1）个轨道），则每一电子层可能有的轨道数为 n2，即： 又由于每一个轨道上最多容纳两个电子，所以每一电子层的最大容量为 2 n2，每一电子亚层中的电子数不超过 2（ 2l+1）个。 电子层的最大容量（ n＝ 1－ 4） 原子结构的周期性 一、基态原子中的电子分布 基态原子的电子分布必须遵循前面所讲的 Pauli 不相容原理、能量最低原理和洪特规则。 至于电子如何分布在诸能级上，除了要兼顾电子间的复杂相互作用外，还要考虑诸能级的能量高低。 德国物理学家 根据光谱实验的结论，提出了一个电子填充次序。 为方便起见，现将诸能级按下式划分程不同的能及组： ns (n2)f (n1)d np 即 第一能级组（ n=1)包括 1s 第二能级组（ n=2)包括 2s 2p    2ln0l n2n1n21)1n2(  11 第三能级组（ n=3)包括 3s 3p 第四能级组（ n=4)包括 4s 3d 4p 第五能级组（ n=5)包括 5s 4d 5p 第六能级组（ n=6)包括 6s 4f 5d 6p 第七能级组（ n=7）包括 7s 5f 6d 7p 2. 电子的分布 Sommarfeld规则 ：电子依据能级组由低 (n=1)至高 (n增加 )、由左至右的次序填入诸能级。 例如，基态钛原子（ Z=22）的电子分布为（右上角数字为填入的电子数）： 1s2 2s22p6 3s23p6 4s23d2 故基态钛原子的电子分布式写 成（按电子层而不是按能级组的次序书写） 22Ti 1s22s22p63s23p63d24s2 原子实 ：内层已达稀有气体的电子层结构写成 “原子实 ”，原子实是除去最高能级组以外的原子实体。 22Ti 的。