7第五章 多电子原子光谱泡利原理.ppt

第五章：多电子原子 :泡利原理 第一节：氢与氦的光谱和能级 第二节：两个电子的耦合 第三节：泡利原理 第四节：元素周期表 同科电子形成的原子态 Back 泡利原理及其应用 第三节：泡利原理 这虽然使某些轨道半径变小了，但同时轨道层次增加，以致原子的大小随Z的变化并不明显。正是Pauli原理限制了一个轨道上的电子的数目，否则，Z 大的原子反而变小。 3）加热不能使金属内层电子获得能量； 4）核子之间没有相互碰撞； 5）构成核子的夸克是有颜色区别的，又 可引入色量子数。 以上各点都可以用Pauli原理作出很好的解释。 同科电子形成的原子态 Next 泡利原理及其应用 第三节：泡利原理 同科电子形成的原子态 1．定义 n 和L 两个量子数相同的电子称为同科电子,表示为 ； n是主量子数,L 是角量子数， m 是同科电子的个数；例如 : 等。同科电子形成的原子态比非同科有相同L 值的电子形成的原子态要少。例如 1S2 形成的原子态为 　， 而非同科情况下，1s2s形成的原子态为 . 同科电子形成的原子态 Back 泡利原理及其应用 第三节：泡利原理 我们以 电子组态为例 四个量子数已有三个相同， 必然不能相同即 ,则 或 , . ,反推出 可能的原子态是 需要指出的是,已知L,s ，容易知道 ；反过来，即由 的取值推出 ，却不那么容易，因为反过来推存在着多对一的问题，上面的例子只是一种最简单的情况；对于较复杂的情况，我们用slater 方法加以解决。 电子填充规律 壳层中电子数目 各周期电子壳建造 洪特定则朗德间隔定则 原子基态光谱项 1869年,人们已经发现了62种元素,这些元素之间有什么规律性呢? 这一年俄国科学家门捷列夫创立了元素周期说。他发现，把元素按原子量进行排列,元素的物理和化学性质都表现出明显的周期性。在作排列时,门捷列夫还发现有三处缺位,他预言了这几种元素的存在以及它们的性质。后来这些元素在实验中先后被发现，它们分别是钪(Sc)，镓(Ga)和锗(Ge)。尽管元素性质的周期性早在1869年就提出来了,但人们对此却无法给出一个满意的解释，直到50年后的Bohr时代，才由Bohr给出了物理解释。1925年Pauli提出不相容原理，人们这才深刻地认识到，元素性质的周期性,是电子组态周期性的反映。下面我们从讨论各”轨道”的电子容量入手,讨论电子的填充次序以及能级相对高、低的一般规律。 电子填充规律 Next 壳层中电子数目 各周期电子壳建造 洪特定则朗德间隔定则 原子基态光谱项 第四节：元素周期表 1．不同磁场中的量子数在前面的讨论中，我们先后引入了7个量子数描述电子的状态,它们分别是 。各量子数的取值范围是 除 外，其余6个量子数都可用来描述电子的状态。而Pauli原理指出，决定电子的状态需要四个量子数。事实上，根据磁场强度的不同，将用不同的一组量子数来描述电子的状态。 1）强磁场中（磁场强到自旋之间、轨道之间以及自旋和轨道之间的相互作用都可以忽略）此时描述电子状态的量子数为 ；2）弱磁场中（磁场弱到自旋与轨道之间的相互作用不可忽略）此时描述电子状态的量子数为 ； 电子填充规律 Back Next 壳层中电子数目 各周期电子壳建造 洪特定则朗德间隔定则 原子基态光谱项 第四节：元素周期表 2．壳层与支壳层的表示 不论在强磁场中还是弱磁场中，主量子数相同的量子构成一个壳层，同一壳层内，相同 的电子构成一个支壳层（一个壳层内有几个支壳层），壳层和支壳层表示为： … i h g f d p s 支壳层名称 … 6 5 4 3 2 1 0 L … Q P O N M L K 壳层名称 … 7 6 5 4 3 2 1 n 3．壳层与支壳层中所能容纳的最多电子数 1)在强磁场中 ，当n,L一定时，mL可取(2L+1)个值，对每一个mL，ms可取二个值，所以L支壳层内所能容纳的最大电子数为nL=2(2L+1). * * §1 氢与氦的光谱和能级 §2 两个电子的耦合 §3 泡利原理 §4 元素周期表 通过前几章的