第八章原子结构和元素周期律摘要.ppt

十九世纪末，电子和放射性的发现。Thomson:布丁原子模型; “原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多带负电的电子”。汤姆生认为原子是“嵌着葡萄干的面包”。 1911年通过α粒子（带正电的氦粒子流）穿过金箔发生散射实验，Rutherford:行星式模型；“原子核好比是太阳，电子好比绕太阳运动的行星，电子绕核高速运动”。 （2） 【例8-3】已知基态钠原子的价电子处于最外层的3s轨道，试用n,l,m量子数来描述它的状态。 2、角量子数l相同，主量子数 n 不同时，主峰距离核的位置也不同。 通常把电子实际所受到的核电荷有效吸引的那部分核电荷称为有效核电荷,以Z*表示。 Z* = Z - ? 式中? 为屏蔽常数 【例8-4】屏蔽效应和有效核电荷 钠原子序数为11，其电子处于第一层有2个，处于第二层有8个，价电子处于最外层，计算价电子的有效核电荷数。 我国著名化学家徐光宪教授，根据光谱实验数据，对基态多电子原子轨道能级的高低提出一种定量的依据规则，即轨道的n+0.7l值越大，轨道能级越高，并把n+0.7l值的第一位数字相同的各能级组合为一组，称为某能级组。见表 1、D函数图象中的峰数恰等于相应能级的主量子数n和角量子数l之差（n–l）。 3、当主量子数 n 相同时，角量子数 l 不同时，图中曲线的多个峰中的第一个峰与核的距离不同。 l 越小的第一个峰值越靠近原子核—量子力学称之为钻穿效应。（用于多电子原子核外电子排布。） 第一个峰与核的距离 ns np nd nf 第三节 多电子原子的核外电子排布 一、多电子原子能级和徐光宪规则 （1）屏蔽效应 对多电子原子，内层和同层其他电子对某个电子i的排斥，相当于它们屏蔽住原子核，抵消了一部分核电荷对电子i的引力作用，称为屏蔽效应。（screening effect），引起屏蔽常数（ screening constant）σ表示其他电子所抵消掉的核电荷，减少了核对它的吸引力。多电子原子中电子i的能量公式可表示为： ? 可以粗略按以下经验规则取值: ?外层对内层为0。 ?同层电子之间 0.35 (第一层0.30); ? (n-1) 层对 ns，np为0.85 ; 对 nd，nf为 1。 (n-2)层以内的对n层为1.00； 解： 对于Mg的价电子，其有效电荷如何算？价电子能量？ 解： (2)钻穿效应(penetration capability): n相同，l不同，l越小的电子钻穿能力越强，离核越近，其他电子对它的屏蔽就越弱，能量就越低，这种现象就称为钻穿效应。 一般钻穿能力顺序为: ns np nd nf 2s与2p轨道的径向分布图 （3）能级交错 E3d E4s 3d与4s轨道的径向分布图 4s轨道电子钻穿能力强，有相当的概率出现在核附近，它的第一个峰钻穿到3d的主峰之内，部分避开了3d电子对它的屏蔽效应，反过来消弱了核对3d电子的吸引力（见下图）。致使3d的能量略高于4s。称为“能及交错”现象 ☆说明多电子原子中电子的能量不仅由n,也要由l决定。 ☆ H原子只有1个电子，无屏蔽效应，其激发态能量与l无关。 能级 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p n + 0.7 l 1.0 2.0 2.7 3.0 3.7 4.0 4.4 4.7 5.0 5.4 5.7 6.0 6.1 6.4 6.7 能级组 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 组内电子数 2 8 8 18 18 32 多电子原子能级组表 Pauling近似能级图: 能级组与周期数对应。 图中可看出: ?各电子层能级的相对高低; ?能级分裂 ?能级交错 注意正确看待Pauling近似能级图. 二、基态原子核外电子的排布 依据光谱实验数据，处于基态的多电子原子中的核外电子的排布遵循以下三条规律。 1925年(奥)(物) Pauli W提出：在同一个原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子存在，换言之，在一个原子轨道上最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。 （一）包利不相容原理(Pauli exclusion principle) “系统的能量愈低，愈稳定”是自然界的规律。核外电子的排布也遵循这一规律。 （二）能量最低原理 基态多电子原子核外电子排布时总是先占据能量最低的轨道，当低能量轨道占满后，