射线检测技术1.3 原子内电子的排布.pptVIP

主要内容 1.3.1 电子排布原理 1.3.2 电子耦合及原子态 1.3.3 跃迁选择定则 量子数 主量子数n 用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近，或者说它决定电子层数。 主量子数(n) 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号 K L M N O P Q 角量子数l 决定电子空间运动的角动量，以及原子轨道或电子云的形状。 对于一定的n值，l可取0，1，2，3，4… n-1等共n个值 量子数 磁量子数ml 描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向。某种形状的原子轨道，可以在空间取不同方向的伸展方向，从而得到几个空间取向不同的原子轨道。m取值受角量子数取值限制，对于给定的l值，m= -l，...，-2，-1，0，+1，+2…+l，共2l+1个值。 自旋磁量子数ms 描述轨道电子特征的量子数，ms＝+或-1/2 原子中电子壳层结构 原子的电子壳层结构： 1916年，Kossel提出了电子壳层分布模型：n相同的电子处于同一壳层，n大则距离原子核越远，能量越高；同一壳层内，l不同分为不同支壳层，l越大，相应支壳层能量越高。 原子核外电子的运动状态由四个量子数描述： 副量子数l = 0, 1, 2, 3, 4, 5，….n-1 支壳层符号 s p d f g h 主量子数n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 壳层符号 K L M N O P 1.3.1 电子排布原理 处于稳定状态的原子，核外电子将尽可能地按 能量最低原理 泡利不相容原理 洪特规则 能量最低原理 在不违背不相容原理的情况下,电子在原子核外排布时，要尽可能使电子的能量最低。 离核较近的电子具有较低的能量，随着电子层数的增加，电子的能量越来越大；同一层中，各亚层的能量是按s、p、d、f的次序增高的。 “电子优先占据最低能态” Ze S P D n l 1 0 2 10 3 210 3d3p3s 2p2s 1s n=1 n=2 n=3 能量最低原理 能量最低原理 一般情况： l相同时，n愈大，能量越高 n相同时，l 愈大，能量越高， 但有交叉，如3d﹥4s n+l相同时，先填n小的; n+l不相同时，若n相同 ，则先填 l 小的，若n不同，则先填n大的壳层 电子填入壳层次序的经验规律：（极个别例外） 能级也与副量子数l 有关，有时n较小的壳层未满，n 较大的壳层上却有电子填入。 填充顺序的经验公式 例：4s 和3d状态 4s n+0.7l=4+0.7*0=4 3d n+0.7l=3+0.7*2=4.4 先填4s态 能级高低由半经验公式决定 n+0.7 l 泡利不相容原理 同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。如果两个电子处于同一轨道，这两个电子的自旋方向必定相反。 s亚层只有1个轨道，可以容纳两个自旋相反的电子；p亚层有3个轨道，总共可以容纳6个电子；d亚层有5个轨道，总共可以容纳10个电子，f亚层有7个轨道，总共可以容纳14个电子。 第一电子层(K层)中只有1s亚层，最多容纳两个电子；第二电子层(L层)中包括2s和2p两个亚层，总共可以容纳8个电子；第3电子层(M层)中包括3s、3p、3d三个亚层，总共可以容纳18个电子……第n层总共可以容纳2n^2个电子。 电子排布数量 泡利不相容原理：不能有两个全同费密子处于同一个单粒子态----决定了电子数量 在原子中,每个确定的电子能态上最多只能容纳一个电子,而每个电子能状态要四个量子数描述(n、l、ml、ms ) 壳层n上的电子数 每一支壳层l上电子数 2（2l+1) 洪特规则 电子在原子核外排布时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋平行。(量子力学证明，电子这样排布可能使能量最低，所以洪特规则也可以包括在能量最低原理中) 对于同一个电子亚层，当电子排布处于 全满(s2、p6、d10、f14) 半满(s1、p3、d5、f7) 全空(s0、p0、d0、f0)时比较稳定。 1.3.2 电子组态 电子组态：原子内电子壳层（以nl形式)排布的表示。又称电子构型。原子中的电子排布组成一定的壳层.例如 ，硅原子的电子组态是 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2，表示其14个电子中2个排布在1s态，2个排布在2s态，6个排布在2p态，2个排布在3s态和最后 2 个电子排布在3p态。电子组态清楚地显示出核外电子的排布状况。 指电子在核外运动的波函数满足定态薛定谔方程，即呈不随