原子物理學(xué)第五章2014

第五章：多電子原子:泡利原理第二節(jié)兩個(gè)電子的耦合AutomicPhysics

原子物理學(xué)第一節(jié)氦的光譜和能級(jí)第三節(jié)泡利原理第四節(jié)元素周期表第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)通過(guò)前幾章的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了單電子和具有一個(gè)價(jià)電子的原子光譜及其規(guī)律，同時(shí)對(duì)形成光譜的能級(jí)作了比較詳細(xì)的研究。弄清了光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)以及能級(jí)雙層結(jié)構(gòu)的根本原因-電子的自旋。

通過(guò)前面的學(xué)習(xí)我們知道：堿金屬原子的原子模型可以描述為：原子實(shí)+一個(gè)價(jià)電子能級(jí)譜線上一頁(yè)下一頁(yè)第五章多電子原子:泡利原理首頁(yè)

可見(jiàn),價(jià)電子在堿金屬原子中起了十分重要的作用，它幾乎演了一場(chǎng)獨(dú)角戲多電子原子是指最外層有不止一個(gè)價(jià)電子，換句話說(shuō)，舞臺(tái)上不是一個(gè)演員唱獨(dú)角戲，而是許多演員共演一臺(tái)戲，那么這時(shí)情形如何，原子的能級(jí)和光譜是什么樣的呢？這正是本章所要研究的問(wèn)題。第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)第五章多電子原子:泡利原理能級(jí)譜線上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)我們知道堿金屬原子的光譜分為四個(gè)線系：主線系：銳線系：漫線系：基線系：

實(shí)驗(yàn)表明，氦原子的光譜也是由這些線系構(gòu)成的，與堿金屬原子光譜不同的是：氦原子光譜的上述四個(gè)線系都出現(xiàn)雙份，即兩個(gè)主線系，兩個(gè)銳線系等。1．譜線的特點(diǎn)能級(jí)譜線第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)第五章多電子原子:泡利原理上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)這兩套譜線的結(jié)構(gòu)有明顯的差異，一套譜線由單線構(gòu)成，另一套譜線卻十分復(fù)雜。具體情況是：光譜：?jiǎn)尉€多線四個(gè)線系均由單譜線構(gòu)成主,銳線系由三條譜線構(gòu)成漫,基線系由六條譜線構(gòu)成第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)第五章多電子原子:泡利原理能級(jí)譜線上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)氦原子的光譜由兩套譜線構(gòu)成，一套是單層的，另一套是三層，這兩套能級(jí)之間沒(méi)有相互躍遷，它們各自內(nèi)部的躍遷便產(chǎn)生了兩套獨(dú)立的光譜。早先人們以為有兩種氦，把具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氦稱為正氦，而產(chǎn)生單線光譜的稱為仲氦；現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到只有一種氦，只是能級(jí)結(jié)構(gòu)分為兩套。？第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)第五章多電子原子:泡利原理能級(jí)譜線上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)第五章多電子原子:泡利原理能級(jí)譜線上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)第五章多電子原子:泡利原理能級(jí)譜線上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)什么原因使得氦原子的光譜分為兩套譜線呢？我們知道，原子光譜是原子在不同能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的；根據(jù)氦光譜的上述特點(diǎn)，不難推測(cè)，其能級(jí)也分為單層結(jié)構(gòu):三層結(jié)構(gòu):S,P,D,F----仲氦S,P,D,F----正氦2．能級(jí)和能級(jí)圖兩套：能級(jí)譜線第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)第五章多電子原子:泡利原理上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)1）能級(jí)分為兩套，單層和三層能級(jí)間沒(méi)有躍遷；氦的基態(tài)是1s1s1S0；3．能級(jí)和能級(jí)圖的特點(diǎn)第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)第五章多電子原子:泡利原理能級(jí)譜線上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)4）1s2s1S0和1s2s3S1是氦的兩個(gè)亞穩(wěn)態(tài)；（不能躍遷到更低能級(jí)的狀態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài),當(dāng)原子處在亞穩(wěn)態(tài)時(shí)，必須將其激發(fā)到更高能，方可脫離此態(tài)回到基態(tài)）

2）狀態(tài)1s1s3S1不存在，且基態(tài)1s1s1S0和第一激發(fā)態(tài)1s1s3S1之間能差很大；3）所有的3S1態(tài)都是單層的；第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)第五章多電子原子:泡利原理能級(jí)譜線上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)的光譜都與氦有相同的線系結(jié)構(gòu)。5）一種電子態(tài)對(duì)應(yīng)于多種原子態(tài)。不僅氦的能級(jí)和光譜有上述特點(diǎn)，人們發(fā)現(xiàn)，元素周期表中第二族元素：Be(4)、Mg(12)、Ca(20)、Sr(38)、Ba(56)、Ra(88)、Zn(30)、Cd(48)、Hg(80)原子實(shí)+2個(gè)價(jià)電子。由此可見(jiàn)，能級(jí)和光譜的形成都是二個(gè)價(jià)電子各種相互作用引起的.即第一節(jié)：氦的光譜和能級(jí)第五章多電子原子:泡利原理能級(jí)譜線上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合1.定義：兩個(gè)價(jià)電子處在各種狀態(tài)的組合，稱電子組態(tài)。比如，氦的兩個(gè)電子都在1s態(tài)，那么氦的電子組態(tài)是1s1s；一個(gè)電子在1s，另一個(gè)到2s2p3s3d…,構(gòu)成激發(fā)態(tài)的電子組態(tài)。電子的組態(tài)對(duì)于氦,兩個(gè)電子的主量子數(shù)n都大于1，構(gòu)成高激發(fā)態(tài)，實(shí)驗(yàn)上不容易觀測(cè)，它需要很高的能量激發(fā)。電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則第五章多電子原子:泡利原理上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)2.電子組態(tài)與能級(jí)的對(duì)應(yīng)電子組態(tài)一般表示為n1l1n2l2

；組態(tài)的主量子數(shù)和角量子數(shù)不同，會(huì)引起能量的差異，比如1s1s

與1s2s對(duì)應(yīng)的能量不同；1s2s

與1s2p對(duì)應(yīng)的能量也不同。一般來(lái)說(shuō)，主量子數(shù)不同，引起的能量差異會(huì)更大，主量子數(shù)相同，角量子數(shù)不同，引起的能量差異相對(duì)較小一些。同一電子組態(tài)可以有多種不同的能量，即一種電子組態(tài)可以與多種原子態(tài)相對(duì)應(yīng)。我們知道，一種原子態(tài)和能級(jí)圖上一個(gè)實(shí)實(shí)在在的能級(jí)相對(duì)應(yīng)。第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)2.電子組態(tài)與能級(jí)的對(duì)應(yīng)第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

在氦的第二族元素中，考慮自旋后，在一種電子組態(tài)n1l1n2l2

中，兩個(gè)價(jià)電子分別有各自的軌道和自旋運(yùn)動(dòng)，因此存在著多種相互作用，使得系統(tǒng)具有的能量可以有許多不同的可能值。而每一種能量的可能值都與一種原子態(tài)，即一個(gè)能級(jí)相對(duì)應(yīng)。我們說(shuō)，這些原子態(tài)便是該電子組態(tài)可能的原子態(tài)。第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)在兩個(gè)價(jià)電子的情形中，每一個(gè)價(jià)電子都有它自己的軌道與自旋運(yùn)動(dòng)，因此情況比較復(fù)雜。設(shè)兩個(gè)價(jià)電子的軌道運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)分別是l1,l2,s1,s2，則在兩個(gè)電子間可能的相互作用有六種：通常情況下，G5,G6比較弱，可以忽略，下面我們從原子的矢量模型出發(fā)對(duì)G1,G2和G3,G4分別進(jìn)行討論。G1(s1,s2)G2(l1,l2),G3(l1,s1),G4(l2,s2),G5(l1,s2),G6(s2,l1)第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

1)兩個(gè)角動(dòng)量耦合的一般法則:

正是上述法則合成的。則第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)2)總自旋，總軌道和總角動(dòng)量的計(jì)算總自旋：其中:且

其中:故:其中:第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

其中

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

2s+1=1,3;分別對(duì)應(yīng)于單層能級(jí)和三層能級(jí)；這就是氦的能級(jí)和光譜分為兩套的原因。第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)3)原子態(tài)及其狀態(tài)符號(hào)上面我們得到了整個(gè)原子的各種角動(dòng)量(L,S,J)；從而得到各種不同的原子態(tài)，我們可以一般性地把原子態(tài)表示為:

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

按照原子的矢量模型，

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)各種角動(dòng)量的計(jì)算

則各種角動(dòng)量的大小分別為：第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

這就使得有些能級(jí)的躍遷是可能的，而有些躍遷又是不可能的。

電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)多電子原子的情形下，一種電子組態(tài)對(duì)應(yīng)多種原子態(tài)?？傮w來(lái)說(shuō)，這時(shí)的選擇定則由兩部分構(gòu)成：一是判定哪些電子組態(tài)間可以發(fā)生躍遷；如果可以，那么又有哪些能級(jí)間可以發(fā)生躍遷。1.拉波特(Laporte)定則

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

前者描述的系統(tǒng)具有偶宇稱，后者描述的系統(tǒng)具有奇宇稱．孤立體系的宇稱不會(huì)從偶性變?yōu)槠嫘?，或作用相反的改變．如果波函?shù)經(jīng)過(guò)空間反演

宇稱守恒定律：第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)2)Laporte定則電子的躍遷只能發(fā)生在不同宇稱的狀態(tài)間，即只能是偶性到奇性．我們可以用下面的方法來(lái)判定某一情況下原子的奇偶性：將核外所有電子的角量子數(shù)相加，偶數(shù)對(duì)應(yīng)偶性態(tài)，奇數(shù)對(duì)應(yīng)，因此，Laporte定則表述為：

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)2．選擇定則

第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)第二節(jié)：兩個(gè)電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)有時(shí)單三可以躍遷第三節(jié)：泡利原理

泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)第五章多電子原子:泡利原理上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

1925年，奧地利物理學(xué)家Pauli提出了不相容原理，回答了上述問(wèn)題。揭示了微觀粒子遵從的一個(gè)重要規(guī)律。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)泡利不相容原理的敘述及其應(yīng)用1．描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子數(shù)主量子數(shù)n：n=1,2,3……

角量子數(shù)l

：

l=0,1,2…(n-1)軌道磁量子數(shù)ml：ml=0,±1…±l

第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

比如總能量，角動(dòng)量，軌道的空間取向，自旋的空間取向等物理量都可以由這組量子數(shù)確定。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)2．Pauli

原理的描述

Pauli原理更一般的描述是在費(fèi)米子（自旋為半整數(shù)的粒子）組成的系統(tǒng)中不能有兩個(gè)或多個(gè)粒子處于完全相同的狀態(tài)?；蛘哒f(shuō)，原子中的每一個(gè)狀態(tài)只能容納一個(gè)電子。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)3．Pauli

原理的應(yīng)用

1）He原子的基態(tài)第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

我們知道：電子是相互排斥的，空間距離越大，勢(shì)能越低，體系越穩(wěn)定。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

即是S1和S2

同向的，否則不能得到S=1，可是它已經(jīng)違反了Pauli不相容原理。所以這個(gè)狀態(tài)是不存在的。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)按照玻爾的觀點(diǎn)，原子的大小應(yīng)隨著原子序數(shù)Z的增大而變的越來(lái)越小。實(shí)際上由于Pauli原理的存在，限制了同一軌道上的電子數(shù)目，原子內(nèi)也不會(huì)存在狀態(tài)相同的兩個(gè)電子，隨著原子序數(shù)的增大，核對(duì)外層電子的吸引力增大。2）原子的大小第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)這雖然使某些軌道半徑變小了，但同時(shí)軌道層次增加，以致原子的大小隨Z的變化并不明顯。正是Pauli原理限制了一個(gè)軌道上的電子的數(shù)目，否則，Z大的原子反而變小。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)以上各點(diǎn)都可以用Pauli原理作出很好的解釋。3）加熱不能使金屬內(nèi)層電子獲得能量；4）核子之間沒(méi)有相互碰撞；5）構(gòu)成核子的夸克是有顏色區(qū)別的，又可引入色量子數(shù)。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)同科電子形成的原子態(tài)

n是主量子數(shù),L是角量子數(shù)，m是同科電子的個(gè)數(shù)；

1．定義泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

同科電子形成的原子態(tài)比非同科有相同L值的電子形成的原子態(tài)要少。

而非同科情況下，1s2s形成的原子態(tài)為第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)第四節(jié)：元素周期表

1869年,人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了62種元素,這些元素之間有什么規(guī)律性呢?這一年俄國(guó)科學(xué)家門捷列夫創(chuàng)立了元素周期說(shuō)。他發(fā)現(xiàn)，把元素按原子量進(jìn)行排列,元素的物理和化學(xué)性質(zhì)都表現(xiàn)出明顯的周期性。在作排列時(shí),門捷列夫還發(fā)現(xiàn)有三處缺位,他預(yù)言了這幾種元素的存在以及它們的性質(zhì)。后來(lái)這些元素在實(shí)驗(yàn)中先后被發(fā)現(xiàn)，它們分別是鈧(Sc)，鎵(Ga)和鍺(Ge)。殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)第五章多電子原子:泡利原理上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)盡管元素性質(zhì)的周期性早在1869年就提出來(lái)了,但人們對(duì)此卻無(wú)法給出一個(gè)滿意的解釋，直到50年后的Bohr時(shí)代，才由Bohr給出了物理解釋。

1925年P(guān)auli提出不相容原理，人們這才深刻地認(rèn)識(shí)到，元素性質(zhì)的周期性,是電子組態(tài)周期性的反映。下面我們從討論各”軌道”的電子容量入手,討論電子的填充次序以及能級(jí)相對(duì)高、低的一般規(guī)律。第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)2．殼層與支殼層的表示主量子數(shù)相同的量子構(gòu)成一個(gè)殼層，同一殼層內(nèi)，相同L的電子構(gòu)成一個(gè)支殼層（一個(gè)殼層內(nèi)有幾個(gè)支殼層），殼層和支殼層表示為：

n1234567…殼層名稱KLMNOPQ…

L0123456…支殼層名稱spdfghi…第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)3．殼層與支殼層中所能容納的最多電子數(shù)

第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)==上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)取19號(hào)元素K及類K離子進(jìn)行研究，它們具有相同的結(jié)構(gòu)，即原子實(shí)（核與18個(gè)核外電子構(gòu)成）加1個(gè)價(jià)電子；不同的是核電荷數(shù)不同,K和類K離子的光譜項(xiàng)可表示為：即基本思想：第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)縱觀元素周期表中各元素核外電子的分布，我們發(fā)現(xiàn)電子在填充過(guò)程中遵循如下規(guī)律：1．原子核外電子數(shù)等于該原子的原子序數(shù)，各殼層和支殼層所能容納的最大電子數(shù)受上述規(guī)律制約。殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

2．每個(gè)殼層的最大電子容量是：2、8、18、32、……；而各周期的元素依次是：2、8、8、18、……?？梢?jiàn)兩者并不一致；這說(shuō)明：某一殼層尚未填滿，電子會(huì)開(kāi)始填一個(gè)新的殼層。

3．基態(tài)是原子能量最低狀態(tài)，因此，逐一增加電子時(shí)，被加電子要盡可能填在能量最低狀態(tài)。第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)第一周期2個(gè)元素，第二周期8個(gè)元素，電子填充很有規(guī)律。逐一增加電子時(shí)，從內(nèi)向外進(jìn)行填充；第三周期一直到18號(hào)元素Ar為止，電子的填充都是從內(nèi)向外進(jìn)行，到氬時(shí)3p支殼層被填滿，但3d支殼層還全空著，下一個(gè)元素的第19個(gè)電子是填3d還是填4s呢？我們看到，這個(gè)價(jià)電子放棄3d軌道。而進(jìn)入4s軌道，從而開(kāi)始了下一周期。這是由能量最小原理決定的，下面我們從定性和定量?jī)煞矫鎸?duì)此予以說(shuō)明。殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)1．定性說(shuō)明

3d軌道是(n=3,L=2)圓軌道，沒(méi)有軌道貫穿和極化效應(yīng)，而4s軌道是很扁的橢圓軌道，軌道貫穿和原子實(shí)的極化都很厲害，以致于其能量下降而低于能級(jí)。2．定量分析通過(guò)等電子系光譜的比較，可以清楚地看到，第19號(hào)電子為什么放棄3d而進(jìn)入4s軌道。第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項(xiàng)上一頁(yè)下一頁(yè)首頁(yè)

1.Hund定則殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子