第七章原子的壳层结构(精品).ppt
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1、Chapter 7Chapter 7 原子的壳层结构原子的壳层结构一、元素周期表一、元素周期表一、元素周期表一、元素周期表 、性质与原子量的递增次序有矛盾时,以元素性质为、性质与原子量的递增次序有矛盾时,以元素性质为、性质与原子量的递增次序有矛盾时,以元素性质为、性质与原子量的递增次序有矛盾时,以元素性质为主。如主。如主。如主。如:K(K(K(K(钾)和钾)和钾)和钾)和ArArArAr(氩);氩);氩);氩);Co(Co(Co(Co(钴)和钴)和钴)和钴)和Ni(Ni(Ni(Ni(镍);镍);镍);镍);TeTeTeTe(锑)和锑)和锑)和锑)和I(I(I(I(碘)均调换了位置碘)均调换了位
2、置碘)均调换了位置碘)均调换了位置7.1 7.1 元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化2 2、预言三种元素的存在,在表中留了空位,预言了它们的、预言三种元素的存在,在表中留了空位,预言了它们的、预言三种元素的存在,在表中留了空位,预言了它们的、预言三种元素的存在,在表中留了空位,预言了它们的性质:性质:性质:性质:Ga(Ga(Ga(Ga(镓),镓),镓),镓),Sc(Sc(Sc(Sc(钪),钪),钪),钪),Ge(Ge(Ge(Ge(锗)锗)锗)锗)18751875187518751886188618861886年间年间年间年间被陆续发现。后人又陆续发现了许多新元素,相继填被陆续发现。后人又
3、陆续发现了许多新元素,相继填被陆续发现。后人又陆续发现了许多新元素,相继填被陆续发现。后人又陆续发现了许多新元素,相继填充到周期表中。充到周期表中。充到周期表中。充到周期表中。()每个周期从金属元素开始到惰性气体为止表中左下部大半()每个周期从金属元素开始到惰性气体为止表中左下部大半()每个周期从金属元素开始到惰性气体为止表中左下部大半()每个周期从金属元素开始到惰性气体为止表中左下部大半是金属,右上半部分是非金属。是金属,右上半部分是非金属。是金属,右上半部分是非金属。是金属,右上半部分是非金属。3 3、特点:、特点:、特点:、特点:()按周期表排列的元素,原子序数核外电子数质子数或()按周
4、期表排列的元素,原子序数核外电子数质子数或()按周期表排列的元素,原子序数核外电子数质子数或()按周期表排列的元素,原子序数核外电子数质子数或原子核的电荷数。原子核的电荷数。原子核的电荷数。原子核的电荷数。()共有七个周期,每个周期元素、()共有七个周期,每个周期元素、()共有七个周期,每个周期元素、()共有七个周期,每个周期元素、8 8 8 8、8 8 8 8。()有过渡族元素和稀土元素。()有过渡族元素和稀土元素。()有过渡族元素和稀土元素。()有过渡族元素和稀土元素。()竖的称为列或族,有个主族和个副族。()竖的称为列或族,有个主族和个副族。()竖的称为列或族,有个主族和个副族。()竖的
5、称为列或族,有个主族和个副族。7.1 7.1 元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化7.1 7.1 元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化二、二、二、二、元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化元素性质的周期性变化1 1 1 1、元素光谱性质呈周期性变化、元素光谱性质呈周期性变化、元素光谱性质呈周期性变化、元素光谱性质呈周期性变化2 2 2 2、元素的电离能呈周期性变化、元素的电离能呈周期性变化、元素的电离能呈周期性变化、元素的电离能呈周期性变化3 3 3 3、元素的、元素的、元素的、元素的“原子体积原子体积原子体积原子体积”体胀系数和压缩系数呈周体胀系数和压缩系数呈周
6、体胀系数和压缩系数呈周体胀系数和压缩系数呈周期性变化期性变化期性变化期性变化4 4 4 4、元素原子内部电子排列呈周期性变化、元素原子内部电子排列呈周期性变化、元素原子内部电子排列呈周期性变化、元素原子内部电子排列呈周期性变化 一、描述电子状态的两套量子数一、描述电子状态的两套量子数一、描述电子状态的两套量子数一、描述电子状态的两套量子数1 1 1 1、用用用用 量子数描述量子数描述量子数描述量子数描述(无耦合表象无耦合表象无耦合表象无耦合表象)如:原子处于强磁场中,电子的自旋如:原子处于强磁场中,电子的自旋如:原子处于强磁场中,电子的自旋如:原子处于强磁场中,电子的自旋-轨道耦合被解脱。轨道
7、耦合被解脱。轨道耦合被解脱。轨道耦合被解脱。电子的轨道、自旋的取向分别对外磁场量子化。电子的轨道、自旋的取向分别对外磁场量子化。电子的轨道、自旋的取向分别对外磁场量子化。电子的轨道、自旋的取向分别对外磁场量子化。2 2 2 2、用用用用 量子数描述量子数描述量子数描述量子数描述(耦合表象耦合表象耦合表象耦合表象)电子的自旋电子的自旋电子的自旋电子的自旋-轨道耦合时,轨道耦合时,轨道耦合时,轨道耦合时,不再有确定的值。如:不再有确定的值。如:不再有确定的值。如:不再有确定的值。如:原子处于弱磁场中;原子处于弱磁场中;原子处于弱磁场中;原子处于弱磁场中;j-jj-jj-jj-j 耦合情形。耦合情形
8、。耦合情形。耦合情形。7.2 原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构二、二、二、二、原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构1 1 1 1、主、次壳层、主、次壳层、主、次壳层、主、次壳层7.2 原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构(1 1 1 1)主壳层()主壳层()主壳层()主壳层(n n)具有相同具有相同具有相同具有相同 n n 值的电子称为占据相同值的电子称为占据相同值的电子称为占据相同值的电子称为占据相同主壳层主壳层主壳层主壳层的电子的电子的电子的电子具有相同具有相同具有相同具有相同 nlnl 值的电子称为占据相同值的电子称为占据相同值的电子称为占据相同值
9、的电子称为占据相同次壳层次壳层次壳层次壳层的电子的电子的电子的电子(2 2 2 2)次壳层()次壳层()次壳层()次壳层(nlnl)7.2 原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构主主壳壳层层主主壳壳层层 次次壳壳层层次次壳壳层层(3 3 3 3)各主壳层应包含的次壳层)各主壳层应包含的次壳层)各主壳层应包含的次壳层)各主壳层应包含的次壳层2 2 2 2、壳层中可容纳的最多电子数、壳层中可容纳的最多电子数、壳层中可容纳的最多电子数、壳层中可容纳的最多电子数7.2 原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构(1)(1)(1)(1)用用用用 量子数描述时量子数描述时量子数描述时量子数描述时 对确定的主量子数
10、对确定的主量子数对确定的主量子数对确定的主量子数n n,l l=0,1,2=0,1,2=0,1,2=0,1,2,n n-1-1-1-1 ,共取,共取,共取,共取n n个值;个值;个值;个值;对每一对每一对每一对每一 l l ,共共共共2 2 2 2l l+1 +1 +1 +1 个值,对每一个值,对每一个值,对每一个值,对每一 每一次壳层最多容纳电子数:每一次壳层最多容纳电子数:每一次壳层最多容纳电子数:每一次壳层最多容纳电子数:每一壳层最多容纳电子数:每一壳层最多容纳电子数:每一壳层最多容纳电子数:每一壳层最多容纳电子数:(2)(2)(2)(2)用用用用 量子数描述时量子数描述时量子数描述时量
11、子数描述时 对每一对每一对每一对每一 l l,有两个,有两个,有两个,有两个 j j 值:值:值:值:对每一对每一对每一对每一每一次壳层最多容纳电子数:每一次壳层最多容纳电子数:每一次壳层最多容纳电子数:每一次壳层最多容纳电子数:每一壳层最多容纳电子数:每一壳层最多容纳电子数:每一壳层最多容纳电子数:每一壳层最多容纳电子数:说明:磁场的强弱不影响状态数,即不影响壳层容纳的最多电子数,说明:磁场的强弱不影响状态数,即不影响壳层容纳的最多电子数,说明:磁场的强弱不影响状态数,即不影响壳层容纳的最多电子数,说明:磁场的强弱不影响状态数,即不影响壳层容纳的最多电子数,量子化是微观客体的基本属性,不依赖
12、于外磁场的强弱或有无。量子化是微观客体的基本属性,不依赖于外磁场的强弱或有无。量子化是微观客体的基本属性,不依赖于外磁场的强弱或有无。量子化是微观客体的基本属性,不依赖于外磁场的强弱或有无。对确定的主量子数对确定的主量子数对确定的主量子数对确定的主量子数n n,l l=0,1,2=0,1,2=0,1,2=0,1,2,n n-1-1-1-1 ,共取,共取,共取,共取n n个值;个值;个值;个值;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主量子数主量子数壳层名称壳层名称最多电最多电子数子数 2n2角量子数角量子数支壳层支壳层最多电最
13、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 141832 7.2 原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构7.2 原子的电子壳层结构原子的电子壳层结构3 3 3 3、电子填充壳层结构的规则、电子填充壳层结构的规则、电子填充壳层结构的规则、电子填充壳层结构的规则(1 1 1 1)PauliPauliPauliPauli 不相容原理(不相容原理(
14、不相容原理(不相容原理(决定了一个壳层上可以填充决定了一个壳层上可以填充决定了一个壳层上可以填充决定了一个壳层上可以填充的电子数目)的电子数目)的电子数目)的电子数目)(2 2 2 2)能量最低原理)能量最低原理)能量最低原理)能量最低原理(决定了电子填入壳层的顺序)(决定了电子填入壳层的顺序)(决定了电子填入壳层的顺序)(决定了电子填入壳层的顺序)内容:在通常情况下,核外电子总是尽先占有能量最低的轨内容:在通常情况下,核外电子总是尽先占有能量最低的轨内容:在通常情况下,核外电子总是尽先占有能量最低的轨内容:在通常情况下,核外电子总是尽先占有能量最低的轨道,当能量最低的轨道占满后,电子才依次填
15、入能量较高的轨道。道,当能量最低的轨道占满后,电子才依次填入能量较高的轨道。道,当能量最低的轨道占满后,电子才依次填入能量较高的轨道。道,当能量最低的轨道占满后,电子才依次填入能量较高的轨道。次壳层能量的高低:能量与次壳层能量的高低:能量与次壳层能量的高低:能量与次壳层能量的高低:能量与 n n 和和和和 l l 有关,一般来说,有关,一般来说,有关,一般来说,有关,一般来说,n n 越小越小越小越小的次壳层,能量越低;的次壳层,能量越低;的次壳层,能量越低;的次壳层,能量越低;n n 相同的次壳层,相同的次壳层,相同的次壳层,相同的次壳层,l l 越小的能量越低。越小的能量越低。越小的能量越
16、低。越小的能量越低。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The Nobel Prize in Physics 1945The Nobel Prize in Physics 1945for the discovery of the for the discovery of the Exclusion Exclusion PrinciplePrinciple,also called the,also called the PauliPauli PrinciplePrinciple(1 1 1 1)原子能量的主要部分
17、:原子能量的主要部分:原子能量的主要部分:原子能量的主要部分:,n n 越小,能量越低。越小,能量越低。越小,能量越低。越小,能量越低。(2 2 2 2)考虑内层电子对原子核的屏蔽作用:考虑内层电子对原子核的屏蔽作用:考虑内层电子对原子核的屏蔽作用:考虑内层电子对原子核的屏蔽作用:E E E E是是是是 的函数:的函数:的函数:的函数:减小减小减小减小 ,Z Z Z Z*增加,所以,同一主壳层中(增加,所以,同一主壳层中(增加,所以,同一主壳层中(增加,所以,同一主壳层中(n n n n相相相相同而同而同而同而 不同)不同)不同)不同)E(ns)E(np)E(nd)E(nf)E(ns)E(np
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