第二十八章原子中的电子ppt课件.ppt

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1、我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1. 氢原子氢原子2.电子的自旋与自旋轨道耦合电子的自旋与自旋轨道耦合 3.微观粒子的不可分辨性微观粒子的不可分辨性4. 各种原子核外电子的组态各种原子核外电子的组态概述概述 氢原子是最简单的原子，核外只有一个电子绕核运动。量氢原子是最简单的原子，核外只有一个电子绕核运动。量子力学对氢原子问题有完满的论述，但数学运算仍十分复杂

2、，子力学对氢原子问题有完满的论述，但数学运算仍十分复杂，超过了大学物理的教学要求；超过了大学物理的教学要求； 量子力学能够给出原子系统中电子状态的描述并且自然地量子力学能够给出原子系统中电子状态的描述并且自然地得出量子化的结果；得出量子化的结果； 通过对氢原子量子特性的讨论，能对原子的世界一个有较通过对氢原子量子特性的讨论，能对原子的世界一个有较为清晰的图象为清晰的图象我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1.1897年，年，J.J汤姆逊汤姆逊(Jhon Thomson 英英)发现电子；以及发现电

3、子；以及X射线和射线和放射性元素等的发现，认识到原子是可分的；放射性元素等的发现，认识到原子是可分的；2.1904年，年，J.J汤姆逊提出第一个有影响的原子的葡萄干面包模型；汤姆逊提出第一个有影响的原子的葡萄干面包模型；3.1911年，卢瑟福年，卢瑟福(Rutherford 英英)提出核式原子模型；提出核式原子模型；3.1913年年 玻尔（玻尔（Bhor 丹麦）提出氢原子的量子理论；波尔是物质丹麦）提出氢原子的量子理论；波尔是物质结构的量子理论的创立者，他把光谱现象、普朗克和爱因斯坦提结构的量子理论的创立者，他把光谱现象、普朗克和爱因斯坦提出的光量子说以及卢瑟福提出的原子核模型结合起来，建立了

4、原出的光量子说以及卢瑟福提出的原子核模型结合起来，建立了原子结构的量子理论子结构的量子理论原子理论的发展原子理论的发展我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物28.1 氢原子氢原子一一 氢原子氢原子 氢原子为三维结构，其电子在质子的库伦场运动，处于束缚氢原子为三维结构，其电子在质子的库伦场运动，处于束缚态；设氢原子中电子的质量为态；设氢原子中电子的质量为me，电荷为，电荷为-e，它与原子核之间的，它与原子核之间的距离为距离为r；取原子核为原点；取原子核为原点o，则电子的势能为，则电子的势能为204e

5、Ur 电子的势能电子的势能U具有球对称性，定态薛定谔方程为具有球对称性，定态薛定谔方程为2222222202()04meExyzrrzyx对球坐标系，有对球坐标系，有sincossinsincosxryrzr我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物rzyx电子的势场为球对称，则电子的势场为球对称，则定态薛定谔方程定态薛定谔方程球坐标形式球坐标形式:式中波函数式中波函数 为为r, , 的函数：的函数： = （r, , ）可用分离变量解方程，即可用分离变量解方程，即 , ,rR r 2222222220

6、211(sin)2sinsin()04emrrrrreEr注：方程的解可以表示成三个各自具有一个独立变量的函数的注：方程的解可以表示成三个各自具有一个独立变量的函数的乘积乘积我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物求解求解定态薛定谔方程定态薛定谔方程，可得，可得3个方程个方程:221(sin)0sinsinlmdddd2220ldmd22222012()()04ddRmerERr drdrrr解三个全微分方程，并由波函数的标准条件解三个全微分方程，并由波函数的标准条件单值、有限、连续及单值、有限、连

7、续及边界条件边界条件 ，可得波函数可得波函数 (r, , )：1）在较远处（）在较远处（r 较大）较大） ：R(r)0，径向部分，径向部分R(r)为为Ae- r的形式；的形式；2） ( )和和 ( )必须满足周期性条件：必须满足周期性条件： 2lmei3 ）波函数）波函数 ( ) 有限，则有限，则 ( )是一含是一含sin 和和cos 指数项的多项式指数项的多项式 , ,nlmnllmmrRr 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1.1.能量量子化与主量子数能量量子化与主量子数n 解微分方程，可

8、得氢原子的量子化结果：氢原子中电子的状态解微分方程，可得氢原子的量子化结果：氢原子中电子的状态由由3个量子数个量子数n，l，ml (可能取值见表可能取值见表28.1)表征表征24222222200111,2,3,.328eenm em eEnnh n 解波函数的解波函数的R(r)部分，部分，使使R(r)满足标准条件可得满足标准条件可得:能量量子化能量量子化202018neEna 上式还可写成上式还可写成21000240.529 100.0529eamnmm e式中式中a0称为波尔半径：称为波尔半径：二二 量子化与量子数量子化与量子数（波函数（波函数 的一些结论）的一些结论）我吓了一跳，蝎子是多

9、么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 由解薛定由解薛定谔谔方程得到的能量公式与波尔理论的结果相同：氢原方程得到的能量公式与波尔理论的结果相同：氢原子的能量只能取分立值，即子的能量只能取分立值，即能量是量子化能量是量子化的，能量值称为能级；的，能量值称为能级； n称为主量子数称为主量子数：n=1的能级称为基态能级，的能级称为基态能级，n1的能级称为激的能级称为激发态能级发态能级 氢原子基态能量氢原子基态能量42221013.632eEm eeV 通常原子处于基态，当外界提供能量（常见的是吸收一个通常原子处于基态，当外

10、界提供能量（常见的是吸收一个光子的能量光子的能量h ）时，原子会由基态跃迁到激发态）时，原子会由基态跃迁到激发态-高能态；处于高能态；处于激发态的原子不稳定，会从高能态激发态的原子不稳定，会从高能态 En 向低能态向低能态 Ek跃迁，并发射跃迁，并发射一个光子（常见的放出能量形式），其频率为一个光子（常见的放出能量形式），其频率为E1E2En.nkEEh波尔频率条件波尔频率条件113.6neVEE我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 ( eV) 莱曼系莱曼系巴耳末系巴耳末系帕邢系帕邢系布喇开系布

11、喇开系-13.6-1.51-3.390n = 1n = 2n = 3n = 4n = 5n = 6（紫外区）（紫外区）( (可见区可见区) )nknkEEh连连 续续 区区 ( (红外区红外区) )( (红外区红外区) )氢原子能级与光谱系图氢原子能级与光谱系图我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2. 轨道角动量量子化与轨道量子数轨道角动量量子化与轨道量子数 l 解氢原子波函数的解氢原子波函数的 ( )部分，可得氢原子中电子的部分，可得氢原子中电子的轨道角动轨道角动量是量子化量是量子化的，可能取

12、值为的，可能取值为(1),0,1,2,.1Ll llnemvLl = 0, 1, 2, 3, 的态又称为的态又称为 s,p,d,f 态态 轨道量子数轨道量子数l 受主量子数受主量子数n的限制：处于能级的限制：处于能级En的原子，其角的原子，其角动量共有动量共有n种可能取值，即种可能取值，即 l = 0，1，2，n-13.空间量子化与空间量子化与磁量子数磁量子数 ml 解氢原子波函数的解氢原子波函数的 ( )部分部分 ，可得氢原子中电子轨道角动，可得氢原子中电子轨道角动量在量在某特定方向的分量是量子化某特定方向的分量是量子化的；的；轨道角动量量子化轨道角动量量子化l 称为轨道量子数或角量子数称为

13、轨道量子数或角量子数我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物 在外磁场作用下，电子绕核运动的角动量的空间取向只能取在外磁场作用下，电子绕核运动的角动量的空间取向只能取一些特定方向，即在外磁场方向一些特定方向，即在外磁场方向(Z方向方向)的投影的投影Lz必须满足量子化必须满足量子化条件：条件： ,0, 1, 2,zllLmml 空间量子化空间量子化ml 称为磁量子数称为磁量子数，对同一个对同一个l ，ml 可取可取(2l+1)个值；个值； 电子轨道角动量的这种取向特性称为空间量子化电子轨道角动量的这种

14、取向特性称为空间量子化 ml =0, 1, 2,l=2时，时，(1)6Ll l0, 2zL ml =0, 1,l=1时，时，(1)2Ll l0,zL ml= 0ml= 1ml= 2ml= 2ml= 1zLzL2l mezLzBLrv1l zml=0ml=1ml=-1zLL我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物L角动量角动量L与与Z轴的夹角轴的夹角 应满足应满足cos1lzmLLl l注：磁矩注：磁矩 ；电子轨道磁矩用；电子轨道磁矩用 表示表示nmISe2/2eeIrrvv222eISrrvevr2

15、2eeeemeLm rLmmevrv2eeLm mezLzBLrvml= 0ml= 1ml= 2ml= 2ml= 1zLzL2l coszLLemvIr我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物1）主量子数）主量子数n： n 1 ，2 ，3 ，2）轨道（角）量子数）轨道（角）量子数 l： l=0, ,1, ,2, ,， n-1(共共n个个)3）磁量子数）磁量子数ml： ml=0，1， 2 , l（共（共2l+1个）个）归归 纳纳213.6nEeVn 决定能量量子化决定能量量子化决定角动量大小决定角动量

16、大小(1)Ll l决定角动量的空间取向决定角动量的空间取向2zllhL = mm 4.氢原子的简并度氢原子的简并度简并：同一个主量子数，不同的角量子数和磁量子数，具有相同简并：同一个主量子数，不同的角量子数和磁量子数，具有相同的能量，这种情况称为能级的简并；的能量，这种情况称为能级的简并；简并态：简并态：同一能级的各状态称简并态同一能级的各状态称简并态 同一主量子数的各状态视为一组，称为一个同一主量子数的各状态视为一组，称为一个壳层壳层；对应；对应n=1,2,3,4,的壳层，分别称为的壳层，分别称为K,L,M,N,壳层；对应一个主量子壳层；对应一个主量子数数n，l相同的归为一组称相同的归为一组

17、称次壳层次壳层，l=0,1,2,3,4,分别称为分别称为s,p,d,f,g次壳层次壳层( nlm)我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物例例1.设大量氢原子处于设大量氢原子处于n=4的激发态的激发态,它们跃迁时发射的谱线最多它们跃迁时发射的谱线最多有几条，其中最短的波长是多少有几条，其中最短的波长是多少.n=4n=3n=2n=1解：由能级图，发射解：由能级图，发射6条谱线条谱线频率公式频率公式nknkEEhmin4 141nkccchEE最短波长为：最短波长为：我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东

18、西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物例例2. 试确定出当角量子数试确定出当角量子数 l=2 时，时，1）电子的角动量大小；）电子的角动量大小；2）角动量沿空间某方向的可能取值；角动量沿空间某方向的可能取值；3）角动量与该空间方向的可）角动量与该空间方向的可能夹角；能夹角；4）画出空间量子化的示意图。）画出空间量子化的示意图。解：解：1）电子的角动量大小）电子的角动量大小2）角动量沿空间某方向的可能取值）角动量沿空间某方向的可能取值(1)2(21)6Ll l,0, 1, 2,.,ZllLmml 有有5种可能取值种可能取值0, 20,

19、 1, 2ZlLm 3）角动量与该空间方向的可能夹角）角动量与该空间方向的可能夹角coscos/60, 1/6, 2/6ZlllLmLmLmZLZLem4）空间量子化的示意图）空间量子化的示意图z2zL ml=- 2,2zL ml= 2,ml= 0,0zL zL ml= 1,zL ml=- 2,l= 0,1,2LzL6L 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物三三 电子的概率分布电子的概率分布1.氢原子在基态时的概率密度氢原子在基态时的概率密度具有确定量子数具有确定量子数n，l，ml 的波函数为的

20、波函数为, ,( , , )( )( )( )n l mlln ll mmrRr 对对n=1，l=0=0，ml =0的基态，波函数为的基态，波函数为01,0,03 201r aea式中式中a0为波尔半径为波尔半径此状态的概率密度为此状态的概率密度为01,0,022301r aea球对称分布球对称分布电子云电子云1,0,00/r a3 201ao4氢原子基态波函数氢原子基态波函数基态电子云基态电子云2我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2.电子的径向概率密度电子的径向概率密度P (r)电子的电子的

21、径向概率密度径向概率密度：在半径为：在半径为r和和r+dr的两球面间的体积内电子的两球面间的体积内电子出现的概率为出现的概率为P(r)dr； P(r)dr表示电子出现在表示电子出现在(rr+dr)的球壳层内的概率的球壳层内的概率 对氢原子的基态概率密度球对称，则有对氢原子的基态概率密度球对称，则有1,0,0221,0,04Pdrr dr01,0,022221,0,03044r aPrr ear/a0a0 ,n lpr1,0p氢原子基态径向氢原子基态径向概率密度分布曲线概率密度分布曲线 由曲线可知，径向概率密度由曲线可知，径向概率密度P1,0,0(r)的极的极大值在大值在r=a0处，即电子出现在

22、处，即电子出现在r=a0处的概率处的概率最大最大dV我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物3.激发态电子的径向概率密度激发态电子的径向概率密度1）n=2： l =0, 1对对l=0，1的电子，有的电子，有P2,0 ，P2,1 2）n=3：l= 0, 1，2对对l=0，1，2的的电子，有电子，有P3,0、P3,1 、 P3,2 04r a 概率最大概率最大09r a 概率最大概率最大0r a0r a,( )n lPr,( )n lPr,( )n lPr,( )n lPr,( )n lPr0r a0r

23、 a0r a我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物28.2 电子的自旋与自旋轨道耦合电子的自旋与自旋轨道耦合斯特恩斯特恩盖拉赫实验（盖拉赫实验（1921年）年）s1s2SNP 通过狭缝后的银原子束经过不均匀磁场后，打在照相底板通过狭缝后的银原子束经过不均匀磁场后，打在照相底板上，底板上呈现两条原子沉积；磁矩不可能是电子的轨道磁矩，上，底板上呈现两条原子沉积；磁矩不可能是电子的轨道磁矩，当角量子数为当角量子数为l 时，磁矩在磁场方向的投影应有时，磁矩在磁场方向的投影应有 (2l+1)个不同的个不同的

24、值，则在底片上的原子沉积应该有奇数条，不可能只有两条；值，则在底片上的原子沉积应该有奇数条，不可能只有两条；实验结果只能用电子自旋解释实验结果只能用电子自旋解释; 实验意义：实验意义：证明了空间量子化的存在；对电子的运动描述不完全证明了空间量子化的存在；对电子的运动描述不完全 1925年马伦贝克和古兹密特提出电子自旋假说：年马伦贝克和古兹密特提出电子自旋假说： 电子具有自旋角动量电子具有自旋角动量 及自旋磁矩及自旋磁矩 ，自旋角动量在外磁场，自旋角动量在外磁场中也是空间量子化的，在磁场方向的分量中也是空间量子化的，在磁场方向的分量Sz只有两个可能取值只有两个可能取值SS银原子束银原子束我吓了一

25、跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物一一 电子自旋电子自旋 电子自旋是电子自身的内在（内禀）固有特性，具有角动量电子自旋是电子自身的内在（内禀）固有特性，具有角动量的一切特征，称为自旋角动量，简称自旋，用的一切特征，称为自旋角动量，简称自旋，用 表示；相应地具表示；相应地具有磁矩，用有磁矩，用 表示，称为自旋磁矩表示，称为自旋磁矩SS1.自旋量子数自旋量子数s 电子自旋是量子化的，电子自旋是量子化的，自旋量子数用自旋量子数用s表示表示，只能取，只能取s=1/2一个一个值；值； 电子自旋的大小：电子自旋的

26、大小：33(1)42Ss s2.自旋磁量子数自旋磁量子数ms电子自旋在空间某方向电子自旋在空间某方向(外磁场外磁场- -z向向) 的投影：的投影：1 1,2 22zsszSmmS ms称为自旋磁量子数，称为自旋磁量子数， ms=- -1/2,1/2zBSs1 2sm zBSs1 2sm 2zS 2zS 我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物二二 原子中电子的状态可由四个量子数确定原子中电子的状态可由四个量子数确定1.主量子数主量子数n：n =1，2，3，可决定原子中电子的能量；，可决定原子中电子的

27、能量；2.角量子数角量子数l：l =0，1，2 n-1 （n个），可决定电子的轨道个），可决定电子的轨道角动量；角动量；3.磁量子数磁量子数ml：ml =0，1，2，l (2l+1个个)，决定，决定轨道角动量在外磁场方向上的分量轨道角动量在外磁场方向上的分量即在外磁场作用下，原来的即在外磁场作用下，原来的一个能级将分裂成（一个能级将分裂成（2l + 1）个能级）个能级 ；4.自旋磁量子数自旋磁量子数ms： ms=1/2（2个），决定自旋角动量在外磁个），决定自旋角动量在外磁场方向上的分量场方向上的分量四个量子数可唯一确定原子中电子的运动状态四个量子数可唯一确定原子中电子的运动状态我吓了一跳，蝎

28、子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物28.3 微观粒子的不可分辨性和泡利不相容原理微观粒子的不可分辨性和泡利不相容原理一一 微观粒子的全同性微观粒子的全同性 同种微观粒子的质量、自旋、电荷等固有性质都是全同的，同种微观粒子的质量、自旋、电荷等固有性质都是全同的，不能区分；经典理论还可以按运动轨道来区分同种粒子，但微观不能区分；经典理论还可以按运动轨道来区分同种粒子，但微观粒子的运动状态是用波函数描写的，没有确定的轨道，是不可区粒子的运动状态是用波函数描写的，没有确定的轨道，是不可区分的。这种情况称做分的。这种

29、情况称做“不可分辨性不可分辨性”，或，或“全同性全同性”；全同粒子；全同粒子组成的系统必须考虑不可分辨性组成的系统必须考虑不可分辨性二二 费米子和波色子费米子和波色子 自旋量子数是半整数的粒子为自旋量子数是半整数的粒子为费米子费米子,如电子如电子e，质子，质子p，中子，中子n 等；等； 自旋量子数是零或正整数的粒子为玻色子自旋量子数是零或正整数的粒子为玻色子,如氘核，氢原子，如氘核，氢原子， 粒子，光子粒子，光子等等三三 泡利不相容原理泡利不相容原理 对一个电子系统，若描述状态的量子数包括自旋磁量子数，对一个电子系统，若描述状态的量子数包括自旋磁量子数，则该系统的任何一个确定的状态内不可能有多

30、于一个的电子存则该系统的任何一个确定的状态内不可能有多于一个的电子存在在我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物28.4 各种原子核外电子的组态各种原子核外电子的组态 原子中每个电子的状态用四个量子数原子中每个电子的状态用四个量子数n，l，ml，ms确定；确定；电子的可能状态：电子的可能状态：1）n、l、ml相同，相同， ms不同：可能状态不同：可能状态2个个2）n、l相同，相同， ml、 ms不同：可能状态不同：可能状态2（2l+1）个）个3）n相同，相同， l、 ml、 ms不同：可能状态不同：

31、可能状态2n2个个(可容纳的电子数可容纳的电子数)1201 2(1) 12(21)222nlnlnn 注：等差级数注：等差级数n项的和项的和Sn= =(a1 1+ +an)n/2 例例1.n=2,则可容纳则可容纳2n2=8个电子，即有个电子，即有8个原子态个原子态12002120021210212102lsnlmm12112121121211212112lsnlmm共共8种可能分布，即有种可能分布，即有8个可能状态个可能状态n=2：l=0,1，ml=0, 1，ms=1/2我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有

32、一个活的生物一一 电子在原子内的分布遵从两个原理电子在原子内的分布遵从两个原理1.1.能量最低原理能量最低原理 原子系统处于正常状态时原子系统处于正常状态时,每个电子都趋向于首先占有最低的每个电子都趋向于首先占有最低的能级；能级；2.泡利不相容原理泡利不相容原理 在一个原子系统内，不可能有两个或两个以上的电子处于完在一个原子系统内，不可能有两个或两个以上的电子处于完全相同的量子态，即不可能具有相同的一组量子数全相同的量子态，即不可能具有相同的一组量子数 n, l, ml , ms，或同一状态不可能有多于一个电子的存在或同一状态不可能有多于一个电子的存在二二 原子中电子按壳层的分布原子中电子按壳

33、层的分布1.主量子数主量子数n相同的电子分布在同一主壳层内，分别为相同的电子分布在同一主壳层内，分别为 K，L，M，N，壳层壳层;2.n相同，相同，l 不同的电子分布在不同的次壳层内，分别以不同的电子分布在不同的次壳层内，分别以 s，p，d，f，表示表示;3.每一壳层只能容纳一定数量（每一壳层只能容纳一定数量（2n2）的电子，超出的电子必须填）的电子，超出的电子必须填充到新的壳层充到新的壳层我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物注意：注意：1）n相同，但相同，但l，ml，ms 不同的电子可能状态有

34、不同的电子可能状态有2n2个，这个，这2n2个电子组成一个壳层（个电子组成一个壳层（K，L，M，N，壳层壳层）；）；2）n，l 相同，但相同，但ml，ms不同的电子可能状态有不同的电子可能状态有2 (2l+1)个，它们个，它们组成一个次壳层（组成一个次壳层（s，p，d，f，次壳层）；次壳层）；3）n，l，ml相同，但相同，但ms不同的可能状态有不同的可能状态有2个个对确定的对确定的n壳层：共可容纳壳层：共可容纳2n2个电子个电子原子的壳层结构模型原子的壳层结构模型n1234567壳层壳层KLMNOPQl0123456 次壳层次壳层spdfghi我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它

35、放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物n = 1，l = 0 ml = 0 ，ms = 1/2 ，- 1/2K壳层：壳层：s次壳层：次壳层： 2个电子：个电子：1s2 K壳层共有壳层共有2个电子个电子2n2=2n = 2，l = 0 ml = 0 ，ms = 1/2 ，- 1/2L壳层：壳层：n=2n = 2，l = 1 ml = -1，0，1，ms = 1/2 ，- 1/2 p 次壳层次壳层： 6个电子个电子 ：2p6L壳层共有壳层共有8个电子个电子2n2=8 s 次壳层次壳层： 2个电子：个电子：2s2壳层壳层n值值支壳层支壳层l 的符号的符

36、号该支壳层该支壳层的电子数的电子数2p6电子组态表示电子组态表示我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物2- - - - - - -226- - - - - -82610- - - - -1826101414- - - -322610141418- - -50261014141822- -7226101414182226981,K2,L3,M4,N5,O6,P7,Q0123456lnspdfhgi总总计计原子中壳层和分壳层最多可容纳的电子数原子中壳层和分壳层最多可容纳的电子数每个壳层最多容纳电子数：

37、每个壳层最多容纳电子数： 2n2个个每个支壳层最多容纳电子数：每个支壳层最多容纳电子数：2 (2l+1)个个我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物例例.原子原子n=3(M壳层壳层)，最多可容纳，最多可容纳 2 32=18个电子，请个电子，请写出所有电写出所有电子所处的状态。子所处的状态。l=0：ml=0， ms=1/2, 容纳容纳2个，记为个，记为 3s2l=1：ml=0,1, ms=1/2, 容纳容纳6个，记为个，记为 3p6l=2：ml=0,1,2, ms=1/2, 容纳容纳10个个, 记为记

38、为 3d10解：解：n=3，l=0,1,2，ml=0,1, 2 l 对能量也有一定影响，会出现对能量也有一定影响，会出现 n 大而大而 l 小的能级的能量低于小的能级的能量低于n小而小而 l 大的能级的能量；根据能量最低原理，这时大的能级的能量；根据能量最低原理，这时 n较小的壳层较小的壳层还未填满还未填满,电子就会先去填充电子就会先去填充 n 较大的壳层较大的壳层能级交错能级交错例如，第四周期元素例如，第四周期元素K-1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1Ca- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 Sc- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d1 4s2Ti- 1s

39、2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s23d3d3d3d壳层壳层n值值支壳层支壳层l 的符号的符号该支壳层该支壳层的电子数的电子数我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物本本 章章 总总 结结一一 四个量子数四个量子数原子中电子的状态由四个量子数唯一确定原子中电子的状态由四个量子数唯一确定1.主量子数主量子数n：n =1，2，3，可决定原子中电子的能量，可决定原子中电子的能量2.角量子数角量子数l：l =0，1，2 n-1 （n个），决定电子的轨道角个），决定电子的轨道角动量动量3.磁量子

40、数磁量子数ml：ml =0，1，2，l(2l+1个个)，决定轨，决定轨道角动量在外磁场方向上的分量道角动量在外磁场方向上的分量4.自旋磁量子数自旋磁量子数ms： ms=1/2（2个），决定自旋角动量在外磁个），决定自旋角动量在外磁场方向上的分量场方向上的分量213.6nEeVn (1)Ll lzlLm 1 1,2 2zssSmm (1)3 4Ss s我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物二二 电子的自旋轨道耦合电子的自旋轨道耦合JLS总角动量量子数用总角动量量子数用 j 表示，总角动量的值：表示，

41、总角动量的值：(1)Jj j三三 电子在原子内的分布遵从两个原理电子在原子内的分布遵从两个原理1.1.能量最低原理能量最低原理 原子系统处于正常状态时原子系统处于正常状态时,每个电子都趋向于首先占有最低的每个电子都趋向于首先占有最低的能级；能级；2.泡利不相容原理泡利不相容原理 在一个原子系统内，不可能有两个或两个以上的电子处于完在一个原子系统内，不可能有两个或两个以上的电子处于完全相同的量子态，即不可能具有相同的一组量子数全相同的量子态，即不可能具有相同的一组量子数 n, l, ml, ms；或同一状态不可能有多于一个电子的存在或同一状态不可能有多于一个电子的存在我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和

42、恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物四四 原子中电子按壳层的分布原子中电子按壳层的分布1.主量子数主量子数n相同的电子分布在同一主壳层内，分别为相同的电子分布在同一主壳层内，分别为 K，L，M，N，壳层壳层;2.n相同，相同，l 不同的电子分布在不同的次壳层内，分别以不同的电子分布在不同的次壳层内，分别以 s，p，d，f，表示表示;3.每一壳层只能容纳一定数量的电子，超出的电子必须填充到新每一壳层只能容纳一定数量的电子，超出的电子必须填充到新的壳层的壳层注意：注意：1）n相同，但相同，但l，ml，ms 不同的电子可能状态有不同的电子可能状态有2n2个，这个，这2n2个组成一个壳层（个组成一个壳层（K，L，M，N，壳层壳层）；）；2）n，l 相同，但相同，但ml，ms不同的电子可能状态有不同的电子可能状态有2 (2l+1)个，它们个，它们组成一个次壳层（组成一个次壳层（s，p，d，f，次壳层）；次壳层）；3）n，l，ml相同，但相同，但ms不同的不同的电子电子可能状态有可能状态有2个个壳层壳层n值值支壳层支壳层l 的符号的符号该支壳层该支壳层的电子数的电子数3p6电子组态表示电子组态表示