第3章-原子中的电子优秀PPT.ppt

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1、一一.氢原子的薛定谔方程氢原子的薛定谔方程0rU球坐标系球坐标系3-1 氢原子氢原子(hydrogen atom)1分别变量分别变量:2能量量子化和主量子数能量量子化和主量子数当当 时，时，En连续值连续值二二.量子化条件和量子数量子化条件和量子数角动量量子化和角量子数角动量量子化和角量子数 l 的取值依靠于的取值依靠于n Note:也称也称 s,p,d,f 态态3角动量空间量子化和磁量子数角动量空间量子化和磁量子数l确定确定,ml可取可取(2l+1)个值个值ezLzMl值值,Lz定定,但但LyLz不定不定4例如：例如：l =1B(z)B(z)l=2角动量的空间量子化角动量的空间量子化5三、氢

2、原子的简并度三、氢原子的简并度给定给定n,l 可取可取 0,1,2,(n-1)共共 n 个个给定给定 l,m可取可取 l-1,-l+1,-l 共共(2l+1)个个E Enlnl能级简并度能级简并度氢原子：氢原子：En的量子态数目的量子态数目简并简并 同一个主量子数，不同的角量子数和磁量子数，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，这种状况叫做能级的简并。具有相同的能量，这种状况叫做能级的简并。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。氢原子能级氢原子能级 En 的简并度为的简并度为 2n2（考虑自旋）（考虑自旋）6四、电子的概率分布四、电子的概率分布波

3、函数波函数概率密度概率密度d dV V空间概率空间概率球坐标系体积元球坐标系体积元71.电子的径向概率分布（电子的径向概率分布（r r+dr）代表电子出现在代表电子出现在(rr+dr)的球壳层内的概率的球壳层内的概率基态基态：n=1,l=0 电子出现在电子出现在 r=r1 的单位厚度球壳层内的单位厚度球壳层内的概率最大。的概率最大。玻尔半径玻尔半径8n=2,l=0,1对对l=1的电子的电子 概率最大概率最大激激发发态态n=3,l=0,1,2对对l=2的电子的电子 概率最大概率最大9电子径向概率分布电子径向概率分布102.电子的角向概率分布电子的角向概率分布电子出现在电子出现在(,)方向立体角方

4、向立体角d 内的概内的概率率11电子角向概率分布电子角向概率分布l=0 zl=1ml=0ml=-1ml=+112电子角向概率分布电子角向概率分布13143.概率流密度概率流密度 电子云的转动电子云的转动电子在确定状态时，其概率密度是随时间变电子在确定状态时，其概率密度是随时间变更的，似乎从一处流向另一处，但全空间的更的，似乎从一处流向另一处，但全空间的总概率不变，概率密度的这种变更叫概率流总概率不变，概率密度的这种变更叫概率流密度。密度。氢原子的概率流密度氢原子的概率流密度说说明明氢氢原原子子全全部部状状态态电电子子云云分分布布都都对对z轴轴对对称称，尽尽管管电电子子云云各各部部分分都都在在绕

5、绕z轴轴转转动动，但但概概率率密密度却不随时间变更，这就是定态电子云。度却不随时间变更，这就是定态电子云。15质量流密度，形成沿质量流密度，形成沿z轴的角动量。轴的角动量。电流密度，产生沿电流密度，产生沿z轴的磁矩。轴的磁矩。电子云对电子云对z轴的总角动量轴的总角动量电子云对电子云对z轴的总磁矩轴的总磁矩其中其中 B为波尔磁子。为波尔磁子。16一、光谱一、光谱电磁辐射按波长（或频率）依次排列。电磁辐射按波长（或频率）依次排列。6562.8 红红4861.3 蓝蓝4340.5紫紫3.2 氢原子光谱氢原子光谱(Light Spectrum of The Hydrogen Atom)二、二、氢原子光

6、谱氢原子光谱 1868年，埃格斯特朗（年，埃格斯特朗（Angstrm）发发表表“标准太阳光谱标准太阳光谱”图表，以图表，以10-8cm为波长为波长单位。单位。171、巴尔末系、巴尔末系（可见区）（可见区）（1885年）年）巴尔末公式巴尔末公式n=3，4，5令波数令波数B=3645.7 公式与埃格斯特朗观测值（公式与埃格斯特朗观测值（H、H、H）偏差最大不超过）偏差最大不超过 1/40000。182、氢原子光谱的其他谱线系、氢原子光谱的其他谱线系里德伯常数里德伯常数 RH=1.0967758107m-1莱曼系莱曼系莱曼系莱曼系巴尔末系巴尔末系巴尔末系巴尔末系帕邢系帕邢系帕邢系帕邢系布拉开系布拉开

7、系布拉开系布拉开系普丰特系普丰特系普丰特系普丰特系n=2，3，4，5紫外：赖曼系紫外：赖曼系19莱曼系莱曼系莱曼系莱曼系巴尔末系巴尔末系巴尔末系巴尔末系帕邢系帕邢系帕邢系帕邢系布拉开系布拉开系布拉开系布拉开系普丰特系普丰特系普丰特系普丰特系红外：帕邢系红外：帕邢系n=4，5，6n=5，6，7 n=6，7，8布喇开系布喇开系普丰特系普丰特系综之：综之：20(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)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

8、能级与光谱系图213、*原子结构经典理论的困难卢瑟福模型卢瑟福模型（1）电子绕核运动要放射电磁波）电子绕核运动要放射电磁波（2）放射电磁波同时电子能量降低，电）放射电磁波同时电子能量降低，电子轨道缩小，最终塌缩到原子核上。子轨道缩小，最终塌缩到原子核上。（3）电子轨道缩小同时，轨道运动电磁）电子轨道缩小同时，轨道运动电磁波的波的T减小，原子光谱应为连续光谱。减小，原子光谱应为连续光谱。22三、三、玻尔的氢原子理论玻尔的氢原子理论1、玻尔理论的要点、玻尔理论的要点(1913年提出）年提出）（1）定态假设）定态假设 原子系统只能处在一系列不连续的能量原子系统只能处在一系列不连续的能量状态，相应的能

9、量分别为状态，相应的能量分别为 E1,E2，En。（2）跃迁假设）跃迁假设 原子从能量为原子从能量为 En 的定态跃迁到能量的定态跃迁到能量为为 Ek的定态时，就要放射或吸取一个频的定态时，就要放射或吸取一个频率为率为 nk的光子的光子。23玻尔频率公式玻尔频率公式（3）量子化条件）量子化条件 电子绕核作圆周运动时，其稳定状态电子绕核作圆周运动时，其稳定状态 的电子轨道角动量必需满足的电子轨道角动量必需满足称为角动量量子化条件。称为角动量量子化条件。242、氢原子的轨道半径、氢原子的轨道半径 两式联立，得两式联立，得25 n时，时，r1=0.529A 称称第一玻尔半径第一玻尔半径。电子在各轨道

10、上运动的速率为电子在各轨道上运动的速率为:26莱曼系莱曼系激激发发巴尔末系巴尔末系激发激发帕邢系帕邢系激发激发273、氢原子的能量、氢原子的能量 电子在量子数为电子在量子数为 n 的轨道上运动时，设的轨道上运动时，设无穷远处静电势能为零，则氢原子系统的能无穷远处静电势能为零，则氢原子系统的能量为：量为：将将 rn、vn代入，得：代入，得：可见，原子系统的能量量子化与量子力可见，原子系统的能量量子化与量子力学的严格计算一样。学的严格计算一样。28n=n=1n=2n=3n=4n=5E(ev)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.544氢原子能级图氢原子能级图 n 1 的各稳定态称的各稳定态称

11、为激发态为激发态第一激发态第一激发态 E2=-3.4ev n时时,En,能级能级趋于连续趋于连续 E0时时,原子处于电原子处于电离状态。离状态。-基态基态29赖曼系赖曼系巴尔末系巴尔末系帕邢系帕邢系布拉开系布拉开系*电离能电离能使价电子脱离原子所须要的能量。使价电子脱离原子所须要的能量。如：氢原子基态如：氢原子基态电离能电离能 E E离离=E=E -E-E1 1=13.6 ev=13.6 ev304、几点说明、几点说明1）谱线的形成）谱线的形成大量原子跃迁形成大量原子跃迁形成谱线强度不同：同一时间各种能级跃迁的谱线强度不同：同一时间各种能级跃迁的原子数不同原子数不同2）原子的激发方法：）原子的

12、激发方法：电子碰撞电子碰撞光照：确定正好光照：确定正好3）玻尔理论的量子化定态和辐射频率）玻尔理论的量子化定态和辐射频率法则，也适用于其他原子。法则，也适用于其他原子。314）玻尔理论的缺陷以经典理论为基础加上量子化条件的不自以经典理论为基础加上量子化条件的不自洽理论。洽理论。轨道概念与微观粒子的波粒二象性相冲突；轨道概念与微观粒子的波粒二象性相冲突；无法处理谱线的强度、宽度、偏振问题。无法处理谱线的强度、宽度、偏振问题。1926 1926年，量子力学成为完整描述微观粒年，量子力学成为完整描述微观粒子运动规律的力学体系。子运动规律的力学体系。玻尔由于对探讨原子结构和原子辐射玻尔由于对探讨原子结

13、构和原子辐射的贡献，的贡献，19221922年荣获年荣获NobelNobel物理学奖。物理学奖。32四、推广的对应原理四、推广的对应原理 物理学的任何一种新理论，不论其特物理学的任何一种新理论，不论其特征如何，当把它应用于普遍性较小的旧理征如何，当把它应用于普遍性较小的旧理论所适用的状况时，这种新理论必定化为论所适用的状况时，这种新理论必定化为与它相对应的已坚固确立的旧理论。与它相对应的已坚固确立的旧理论。玻尔理论的意义玻尔理论的意义玻尔假设也适用于整个原子乃至粒子：玻尔假设也适用于整个原子乃至粒子：直观、明晰的物理图象，可初步、定性直观、明晰的物理图象，可初步、定性地处理困难问题。地处理困难

14、问题。起承上启下的作用起承上启下的作用33 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，它们跃迁的激发态，它们跃迁时放射的谱线最多有几条，其中最短的波长是多少时放射的谱线最多有几条，其中最短的波长是多少？n=4n=3n=2n=1解解：由能级图，可画动身射的谱线：由能级图，可画动身射的谱线数目数目6条。条。由频率公式：由频率公式：最短波长为：最短波长为：34解法二解法二()思索思索6条谱线各属于什么谱线系条谱线各属于什么谱线系?35例例3-2一个氢原子处于主量子数一个氢原子处于主量子数n=3的状态，的状态，则该氢原子则该氢原子(A)能够吸取也能够放射一个红外光子能够吸取也能够放射一

15、个红外光子(B)不能吸取也不能放射一个红外光子不能吸取也不能放射一个红外光子(C)能够吸取一个红外光子能够吸取一个红外光子(D)能够放射一个红外光子能够放射一个红外光子解：解：n=1n=2n=3发射可见发射可见吸收红外吸收红外发射紫外发射紫外(C)363.3 类氢离子光谱类氢离子光谱类氢离子：原子核外只有一个电子的原子类氢离子：原子核外只有一个电子的原子体系。体系。Eg.He+Li+Be+一、类氢离子光谱一、类氢离子光谱谱系限1897年，天文学家毕克林在某星座的光谱中年，天文学家毕克林在某星座的光谱中发觉发觉m=1，2，337二、类氢原子的能级与轨道半径二、类氢原子的能级与轨道半径也可用玻尔理

16、论，不同的是也可用玻尔理论，不同的是只要只要则：则：忽视了忽视了R的微小差别的微小差别对每一对每一m,n=m+1，m+2，m+3383.4 弗兰克弗兰克赫兹试验赫兹试验灯丝灯丝栅级栅级栅级栅级0.5V1914年，弗兰克和赫兹用电子碰撞原子年，弗兰克和赫兹用电子碰撞原子的方法，证明玻尔理论。的方法，证明玻尔理论。容器抽真空后，容器抽真空后，充气：水银蒸汽充气：水银蒸汽K:放射电子放射电子KG:加速电子加速电子GP:反向电压反向电压39试验曲线说明：说明：汞原子基态到第一激发态的能量差汞原子基态到第一激发态的能量差4.9ev.外来能量外来能量4.9v，汞，汞原子才接收原子才接收原子物理的二大试验方

17、法：原子物理的二大试验方法：光谱法：原子与辐射场相互作用光谱法：原子与辐射场相互作用碰撞法：原子与其他实物粒子碰撞碰撞法：原子与其他实物粒子碰撞试验值：试验值：253.7nm403.5 电子自旋电子自旋(Electron Spin)Stern-Gerlach试验试验(1921年年)SNAAovenSNslitplateAgAA41推理推理：(电子角动量电子角动量)(磁矩磁矩)(2l+1)个值个值(2l+1)个值个值(2l+1)条条纹！条条纹！磁力磁力42斯特恩正在观测斯特恩正在观测银原子束通过非匀银原子束通过非匀整的磁场时，分裂整的磁场时，分裂成了两束成了两束试验结果：在底片上沉积的不是奇数条

18、痕迹，试验结果：在底片上沉积的不是奇数条痕迹，而是两条！而是两条！431925年，年，G.E.Uhlenbeck 和和 S.A.Goudsmit说明：说明：电子有自旋运动电子有自旋运动 自旋角动量自旋角动量(只有两种只有两种取向取向)自旋磁矩自旋磁矩(也只有两种取向也只有两种取向)两两条条纹条条纹1928年，狄拉克年，狄拉克(P.A.M.Dirac)从理论从理论上导出电子具有自旋的结论。上导出电子具有自旋的结论。Note:自旋角动量自旋角动量量子力学结果：量子力学结果：自旋量子数自旋量子数44 在空间任一方向在空间任一方向(Z轴轴)的分量：的分量：自旋磁量子数自旋磁量子数Z+/2-/2物理意义

19、：物理意义：电子的自旋角电子的自旋角动量也是空间动量也是空间量子化的量子化的 电子的四个量子数电子的四个量子数45可用可用n、l、ml、ms表征原子中电子的运动状表征原子中电子的运动状态：态：n主量子数主量子数 (n=1,2,3,)可大体确定电子的能量可大体确定电子的能量l 角量子数角量子数 (l=0,1,2,n-1)可确定电子的轨道角动量大小，对电子的可确定电子的轨道角动量大小，对电子的能量也稍有影响能量也稍有影响ml 磁量子数磁量子数 (ml=0,1,2,l)ms自旋磁量子数自旋磁量子数 (ms=1/2)可确定电子的轨道角动量在空间任一方向可确定电子的轨道角动量在空间任一方向(z)的重量的

20、重量可确定电子的自旋角动量在空间任一方向可确定电子的自旋角动量在空间任一方向(z)的重量的重量464.电子的自旋轨道耦合电子的自旋轨道耦合电子绕核运动时，既有轨道角动量，又有电子绕核运动时，既有轨道角动量，又有自自旋角动量，这时电子状态和总角动量有关。旋角动量，这时电子状态和总角动量有关。这一角动量的合成，叫自旋轨道耦合。这一角动量的合成，叫自旋轨道耦合。J 也是量子化的，总角动量也是量子化的，总角动量量子数量子数用用 j 表示表示平行平行反平行反平行47经典矢量耦合模型图为：经典矢量耦合模型图为：例例3 l=1时，时，j=3/2，j=1/2，48四四 电子的自旋轨道耦合能和光谱结构电子的自旋

21、轨道耦合能和光谱结构自旋磁矩在磁场中具有能量：自旋磁矩在磁场中具有能量：孤立原子中电子的总能量：孤立原子中电子的总能量：一个与量子数一个与量子数 n、l 对应的能级就分裂成了两对应的能级就分裂成了两个能级。自旋轨道耦合引起的能量差很小，典型个能级。自旋轨道耦合引起的能量差很小，典型值值 10-5eV。所以能级分裂形成的两条谱线的波长。所以能级分裂形成的两条谱线的波长特别接近，这样形成的光谱线组合，称作光谱的特别接近，这样形成的光谱线组合，称作光谱的精细结构（精细结构（Fine structure）。49考虑到自旋轨道耦合，原子的状态可表示为：考虑到自旋轨道耦合，原子的状态可表示为：nj主量子数

22、主量子数总角动量量子数总角动量量子数轨道角动量量子数轨道角动量量子数 l 的代号的代号,l=0,1,2,3,4对应对应 S,P,D,F,G 例例4 n=3,l=1,j=3/2的状态表示为的状态表示为 3P3/2 碱金属的双线试验是促使乌伦贝克和碱金属的双线试验是促使乌伦贝克和古兹米特提出电子自旋假设的依据之一。古兹米特提出电子自旋假设的依据之一。501.氢原子中处于氢原子中处于3d量子态的电子，描述其量量子态的电子，描述其量子态的四个量子数子态的四个量子数(n、l、ml、ms)可能取的可能取的值为值为(A)(3,1,1,-1/2)(B)(1,0,1,-1/2)(C)(2,1,2,1/2)(D)

23、(3,2,0,1/2)答案：答案：(D)s,p,d512.下列各组量子数中，哪一组可以描述原子下列各组量子数中，哪一组可以描述原子中电子的状态？中电子的状态？(A)n=2,l=2,ml=0,ms=1/2.(B)n=3,l=1,ml=-1,ms=-1/2.(C)n=1,l=2,ml=1,ms=1/2.(D)n=1,l=0,ml=1,ms=-1/2.(B)解：解：l=0,1,2,3 3.主量子数主量子数n=4的量子态中，角量子数的量子态中，角量子数 l 的可的可能取值为能取值为 ；磁量子数；磁量子数ml的可能取的可能取值为值为 。ml=0,1,2,3 523.6 微微观观粒粒子子的的不不行行辨辨别

24、别性性和和泡泡利利不不相相容容原理原理一一 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。不过经典理论尚性质都是全同的，不能区分。不过经典理论尚可按运动轨道来区分同种粒子。微观粒子的运可按运动轨道来区分同种粒子。微观粒子的运动状态是用波函数描写的，没有确定的轨道，动状态是用波函数描写的，没有确定的轨道，因此也是不行区分的。物理上把这种状况称做因此也是不行区分的。物理上把这种状况称做“不行辨别性不行辨别性”，或，或“全同性全同性”。全同粒子组。全同粒子组成的系统必需考虑这种不行辨别性。成的系统必需考虑这种不行辨

25、别性。53以在一维势阱中的两个粒子为例以在一维势阱中的两个粒子为例它们的空间波函数应是两个坐标的函数它们的空间波函数应是两个坐标的函数由于粒子不行辨别，有由于粒子不行辨别，有则波函数需满足则波函数需满足或或对称，波色子对称，波色子反对称，费米子反对称，费米子二二 费米子和波色子费米子和波色子 泡利不相容原理泡利不相容原理54自自旋旋量量子子数数是是半半整整数数的的粒粒子子为为费费米米子子,如电子如电子(e)，质子，质子(p)，中子，中子(n)等等试验证明试验证明自自旋旋量量子子数数是是零零或或正正整整数数的的粒粒子子为为波波色色子子,如氘核，氢原子，如氘核，氢原子，粒子，光子粒子，光子 等等要

26、完整的描述粒子状态还需包括要完整的描述粒子状态还需包括自旋波函数自旋波函数 对对一一个个电电子子系系统统，假假如如描描述述状状态态的的量量子子数数包包括括自自旋旋磁磁量量子子数数，则则该该系系统统的的任任何何一一个个确确定的状态内不行能有多于一个的电子存在。定的状态内不行能有多于一个的电子存在。泡利不相容原理泡利不相容原理553.7 各种原子的核外电子组态各种原子的核外电子组态 P193-196 一一.元素的周期性变更元素的周期性变更(一一)门捷列夫与化学元素周期表门捷列夫与化学元素周期表 二大基本要点：二大基本要点：1元素按原子量的大小排列后，显现出明元素按原子量的大小排列后，显现出明显的周

27、期性。显的周期性。2原子量的大小确定其元素的特征。原子量的大小确定其元素的特征。1925年，泡利提出不相容原理，指出年，泡利提出不相容原理，指出:56元素的周期性是元素的周期性是电子组态电子组态的周期性反映，的周期性反映，而电子组态的周期性则与而电子组态的周期性则与特定轨道的可容特定轨道的可容性性相联系。相联系。(二二)元素性质周期性变更的表现元素性质周期性变更的表现 1.化学性质有周期性的重复化学性质有周期性的重复左边是正电性元素，右边是负电性元素，最左边是正电性元素，右边是负电性元素，最有边是惰性气体。有边是惰性气体。2光谱性质的周期性变更光谱性质的周期性变更周期表中，同一竖列中的诸元素，

28、都有相仿周期表中，同一竖列中的诸元素，都有相仿的光谱结构。的光谱结构。573.元素的电离能显著地表现出周期性变更元素的电离能显著地表现出周期性变更碱金属元素电离能低，惰性气体电离能高。碱金属元素电离能低，惰性气体电离能高。4.元素的一些物理性质也显示出周期性变更元素的一些物理性质也显示出周期性变更如：原子体积、体涨系数、压缩系数。如：原子体积、体涨系数、压缩系数。可从原子的电子的壳层结构理解可从原子的电子的壳层结构理解 二二.原子的核外电子组态原子的核外电子组态（一）原子中电子的状态可由四个量子数（一）原子中电子的状态可由四个量子数来确定来确定58（1）主量子数：）主量子数：n=1，2，3，可

29、以大，可以大体上确定原子中电子的能量，代表电子运体上确定原子中电子的能量，代表电子运动区域的大小。动区域的大小。（2）角（副）量子数：）角（副）量子数：l=0，1，2（n-1），可确定电子的轨道角动量。），可确定电子的轨道角动量。n相同而相同而 l 不同的状态，电子的能量稍有不同。不同的状态，电子的能量稍有不同。（4）自旋磁量子数：）自旋磁量子数：ms=1/2，确定自旋，确定自旋角动量在外磁场方向上的重量。角动量在外磁场方向上的重量。（3）磁量子数：）磁量子数：ml=0，1，2，l，可确定轨道角动量在外磁场方向上的重量。可确定轨道角动量在外磁场方向上的重量。591）主量子数）主量子数 n 相同

30、的电子分布在同一主壳相同的电子分布在同一主壳层内，分别为层内，分别为 K，L，M，N，壳层。壳层。2）n 相同，而相同，而 l 不同的电子分布在不同的不同的电子分布在不同的支壳层内，分别以支壳层内，分别以 s，p，d，f，表示。表示。（二）原子中电子按壳层分布的模型（二）原子中电子按壳层分布的模型（1916年年 柯塞尔）柯塞尔）3）每一壳层只能容纳确定数量的电子，超）每一壳层只能容纳确定数量的电子，超出的电子必需填充到新的壳层。出的电子必需填充到新的壳层。60（三）电子在原子内的分布遵从两个原理：（三）电子在原子内的分布遵从两个原理：（1）泡利不相容原理）泡利不相容原理不能有两个电子具有相同的

31、不能有两个电子具有相同的 n,l,ml,ms原子中相同主量子数原子中相同主量子数 n 的电子数目最多为的电子数目最多为61例如：例如：n=3（M壳层），最多可容纳壳层），最多可容纳 2 32=18个电子，个电子，其电子所处的状态分别为：其电子所处的状态分别为：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个个,记为记为 3p6l=2 ，ml=0，1，2，ms=1/2,容纳容纳10个，个，记为记为 3d1062原子中壳层和分层的最多可能有的电子数原子中壳层和分层的最多可能有的电子数 l 0 1 2 3 4 5 6 Znn s p

32、d f g h i 1,K 2 -22,L 2 6 -83,M 2 6 10 -184,N 2 6 10 14 -325,O 2 6 10 14 18 -506,P 2 6 10 14 18 22 -727,Q 2 6 10 14 18 22 26 98 63基态原子核外电子排布基态原子核外电子排布 1s 10nZen=1n=2n=3LMK(2)(2)32103d3p3s(10)(2)(6)(18)2102p2s(2)(6)(8)nl2n264(2)能量最小原理能量最小原理 原子系统处于正常状态时原子系统处于正常状态时,每个电子都趋每个电子都趋向于向于首先占有最低的能级首先占有最低的能级.对于

33、原子外层电对于原子外层电子，我国科学家徐子，我国科学家徐光宪总结出下面规光宪总结出下面规律，即能级的凹凸律，即能级的凹凸以（以（n+0.7l)的值来确的值来确定。定。65如：如：K-1s 2s 2p 3s 3p 4s Cd-1s 2s 2p 3s 3p 4s Sc-1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s Ti-1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s第四周期第四周期例如：例如：4s态态 （n+0.7l)=4 3d态态 (n+0.7l)=4.4因而有因而有 E(4s)D DE振动振动 D DE转动转动1.1.电子能级电子能级由分子的电子能级间发生跃迁，分子的电子能级间发生跃迁，光谱在可见区和紫

34、外区。光谱在可见区和紫外区。872.2.振动能级振动能级3.3.转动能级转动能级振动光谱在振动光谱在近红外区近红外区I I代表分子的转动惯量代表分子的转动惯量转动光谱在转动光谱在远红外远红外和和微波区微波区88分子光谱的带状结构分子光谱的带状结构C2分子的一个光谱带系粗结构红紫由光谱线组成光谱带由光谱线组成光谱带分子的转动分子的转动由几个光谱带组成光谱带组由几个光谱带组成光谱带组分子分子的振动的振动由几个光谱带组组成分子光谱由几个光谱带组组成分子光谱分分子的外层电子组成的定态跃迁子的外层电子组成的定态跃迁89X射线可用高速电子流轰击阳极靶而获得，或者由原子序数大于10的原子内壳层跃迁而产生。9

35、091氢原子中的电子氢原子中的电子Chap.3 SUMMARY92 氢原子光谱氢原子光谱nl=1Lyman系系(紫外区紫外区)nl=2Balmer系系(可见光区可见光区)nl=3Paschen系系(红外区红外区)93两个基本原理两个基本原理Pauli不相容原理不相容原理能量最低原理能量最低原理壳层结构壳层结构 多电子原子中电子的排布多电子原子中电子的排布电子状态的描述电子状态的描述 (n、l、ml、mS)壳层：壳层：K,L,M,N,O,(n=1,2,3,)次壳层：次壳层：s,p,d,f,g,(l=0,1,2,)（n+0.7l)94 x射线射线（1）连续谱截止波长为（2）标识谱）标识谱(特征谱线

36、）特征谱线）当当K壳壳层层出出现现一一空空穴穴，L层层电电子跃迁进入同时放射光子子跃迁进入同时放射光子莫塞莱公式莫塞莱公式955.5.*碱金属原子能级和分子能级碱金属原子能级和分子能级6.*分子能级分子能级96EXERCISES1.干脆证明白电子自旋存在的最早的试验之干脆证明白电子自旋存在的最早的试验之一是一是(A)康普顿试验康普顿试验(B)卢瑟福试验卢瑟福试验(C)戴维逊革末试验戴维逊革末试验(D)斯特恩盖拉赫试验斯特恩盖拉赫试验答案：答案：(D)972.氩氩(Z=18)原子基态的电子组态是原子基态的电子组态是(A)1s22s83p8(B)1s22s22p63d8(C)1s22s22p63s

37、23p6(D)1s22s22p63s23p43d2答案：答案：(C)思索思索钙钙(Z=20)原子基态的电子组态原子基态的电子组态?983.n,l,ml 确定时，电子状态可有几种选择确定时，电子状态可有几种选择?4.n,l,ms 确定时，电子状态可有几种选择确定时，电子状态可有几种选择?ms =1/2，-1/2 2种种ml=l,l-1,0,-l+1,-l5.n,l 确定时，电子状态可有几种选择确定时，电子状态可有几种选择?ml 有有(2l+1)种选择种选择,ms 有有2种选种选择择6.当当 n 确定时，电子状态可有几种选择确定时，电子状态可有几种选择?(2l+1)种种2(2l+1)种种99精品课件精品课件！100精品课件精品课件！1017.要产生要产生 波长为波长为0.056 nm.的的X射线，射线，X光管光管所要加的最小电压应为多少？所要加的最小电压应为多少？（1eV=1.6 10-19J，普朗克常量，普朗克常量h=6.63 10-34Js）2.2104 v.解：解：102