[计算机软件及应用]cap5.ppt

第五章 多电子原子 第一节：氦及周期性第二族元素的光谱和能级 第一节：氦及周期性第二族元素的光谱和能级 第二节：具有两个价电子的原子态 第二节：具有两个价电子的原子态 第二节：具有两个价电子的原子态 第二节：具有两个价电子的原子态 第二节：具有两个价电子的原子态 第三节：泡利原理 第四节：元素周期表 2．Pauli 原理的描述 在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的四个量数 Pauli原理更一般的描述是 在费米子（自旋为半整数的粒子）组成的系 统中不能有两个或多个粒子处于完全相同的状态。 或者说，原子中的每一个状态只能容纳一 个电子。 ， 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 上一页 下一页 首页 3．Pauli 原理的应用 He原子基态的电子组态是1s1s，按 耦合，可能的原子态是 一般来说， 同一电子组态形成的原子态 中，三重态能级低于单态能级，因为三重态 S=1，两个电子的自旋是同向的 . (1s1s)1S0 和 1）He原子的基态 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 上一页 下一页 首页 而在 的情况下，泡利原 理要求 ,即两个电子轨道的空间 取向不同。 我们知道： 电子是相互排斥的，空间距离越大，势 能越低，体系越稳定。 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 上一页 下一页 首页 所以同一组态的原子态中，三重态能级 总低于单态.而对于 态 即是S1 和S2 同向的，否则不能得到S=1，可 是它已经违反了Pauli不相容原理。所以这 个状态是不存在的。 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 上一页 下一页 首页 按照玻尔的观点，原子的大小应随着原子 序数Z的增大而变的越来越小。 实际上由于Pauli原理的存在，限制了同一 轨道上的电子数目，原子内也不会存在状态相 同的两个电子，随着原子序数的增大，核对外 层电子的吸引力增大。 2）原子的大小 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 上一页 下一页 首页 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。 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 上一页 下一页 首页 以上各点都可以用Pauli原理作出很好的解释。 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。 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 上一页 下一页 首页 同科电子形成的原子态 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 1．定义 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 上一页 下一页 首页 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 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 上一页 下一页 首页 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 ， 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 上一页 下一页 首页 需要指出的是,已知L,s ，容易知道 ； 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。 反过来， 第三节：泡利原理 第五章 多电子原子 :泡利原理 泡利原理 及其应用 同科电子 形成的原 子态 上一页 下一页 首页 1869年,人们已经发现了62种元