原子的壳层结构

原子的壳层结构第1页，课件共26页，创作于2023年2月§5.1

元素周期表及原子的壳层结构一．元素周期表将元素按核电荷数的大小排列起来，其物理、化学性质将出现明显的周期性。同族元素的性质基本相同。

二、元素性质的周期性变化

按周期表排列的元素，其性质出现周期性的变化：第2页，课件共26页，创作于2023年2月１．元素的化学性质出现周期性的变化。２．元素的光谱性质出现周期性的变化。３．元素的物理性质显示周期性的变化。第3页，课件共26页，创作于2023年2月原子体积，体胀系数和压缩系数对Z的标绘也都显示出相仿的周期性的变化。第4页，课件共26页，创作于2023年2月问题：１．为什么元素性质按周期表顺序会出现出现周期性的变化？３．为什么有过渡族元素和稀土元素？

这些问题都必须从原子结构去了解．只有对原子结构有了彻底的认识，才能从本质上认识元素周期表。２．为什么每个周期的元素为２，８，８，１8

，１８…第5页，课件共26页，创作于2023年2月玻尔：原子内的电子按一定的壳层排列，每一壳层内的电子都有相同的主量子数，每一个新的周期是从电子填充新的主壳层开始，元素的物理、化学性质取决于原子最外层的电子即价电子的数目。三．原子的壳层结构具有相同的n值的电子称为同一壳层的电子。

每个壳层又分成n个l相同的若干支壳层。

按主量子数n和角量子数l把电子的可能状态分成壳层,K、L、M、N、O、…..

第6页，课件共26页，创作于2023年2月四．电子填充壳层结构的原则1．泡利不相容原理：n、l相同的次壳层：n相同的主壳层：第7页，课件共26页，创作于2023年2月

表各壳层可以容纳的最多电子数56主量子数壳层名称最多电子数2n2角量子数支壳层最多电子数

2(2+1)1234KLMNOP2818325072001012301234501201234sspspdspdfspdfghspdfg2262610261014261014182610141832第8页，课件共26页，创作于2023年2月五．原子的电子壳层的次序1．第一周期：从n=1的K壳层填起。2．第二周期：从n=2的L壳层填起。3．第三周期：从n=3的M壳层填起.

2．能量最小原理：在不违背泡利不相容原理的前提下，电子按能量由低到高的次序填充各壳层

3．原子实的贯穿和原子实极化对能级的影响第9页，课件共26页，创作于2023年2月第10页，课件共26页，创作于2023年2月为什么3d能级比4s高了？以至电子先填4s能级呢？因为4s轨道是一个偏心率很高的椭圆轨道，原子实的极化贯穿效应强,使其能量下降大，而3d轨道是圆形轨道，无轨道贯穿，极化作用也很小。另外，从实验数据也可得到证实。第11页，课件共26页，创作于2023年2月

第12页，课件共26页，创作于2023年2月六、原子基态的电子组态及元素周期表第一周期1.H

2.He原子处于基态时，核外电子的排布情况1s11s2第13页，课件共26页，创作于2023年2月第二周期3.Li4.Be5.B6.C7.N8.O9.F10.Ne1s22s11s22s21s22s22p11s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p61s2s2p第14页，课件共26页，创作于2023年2月11.Na1s22p63s112.Mg1s22p63s2

13.Al1s22p63s23p1

14.si1s22p63s23p2

15.P1s22p63s23p3

16.S1s22p63s23p4

17.Cl1s22p63s23p5

18.Ar1s22p63s23p6因为3d空着,所以第三周期只有8个元素而不是18个元素第三周期第15页，课件共26页，创作于2023年2月第四周期

从k开始填充4s因为能级交错现象,E4s<E3d<E4p所以k开始了第四个主壳层的填充,也就开始了第四周期。特点:各元素的原子都占有第四主壳层。多出一组填充3d支壳层的10个元素，它们大多有两个没满的壳层，——过渡元素。到第36号元素氦为止填满4p支壳层。共有18个元素。第16页，课件共26页，创作于2023年2月特点:

各元素的原子都占有第五主壳层，多出一组

填充4d支壳层的10个元素——过渡元素。到氙(Z=54)元素为止填满5p支壳层。共有18个元素。第五周期从元素铷(Ru,Z=37)开始填充又因为能级交错现象,(4d支壳层10个,4f支壳层14个空着).在4壳层留下24个空位,而开始填充第五壳层，所以Ru开始了第五个主壳层的填充,也就开始了第五周期。第17页，课件共26页，创作于2023年2月各元素的原子都占有第六主壳层。比第4,第5周期多出一组填充4f支壳层的14个元素，称为稀土族元素或称为镧系元素，到氙(Z=86)Rn元素为止填满6p支壳层共有32个元素。第六周期

从元素铯(Cs,Z=55)开始填充。又因为能级交错现象,(4f支壳层.5d等支壳层空着,开始了第六个主壳层的填充,也就开始了第六周期，所以铯是第六周期的第一个元素。特点:第18页，课件共26页，创作于2023年2月各元素的原子都占有七个主壳层。多出一组填充5f支壳层的14个元素，称为锕系元素。第七周期从元素钫(Fr,Z=87)开始填充又因为能级交错现象,5f支壳层14个空着，所以在O壳层留下14个空位。6d支壳层10个空位，在P壳层留下10个空位。而Fr开始了第七个主壳层的填充,也就开始了第七周期。特点

元素周期律的实质在于：随着原子序数的递增，原子核外的电子在原子的各个能级上周期性有规律的排列，便造成了元素的化学和物理性质的周期性变化。第19页，课件共26页，创作于2023年2月七、原子基态光谱项的确定

电子组态形成封闭壳层结构时，ML=0，MS=0。因此闭合壳层角动量为零，即L=0,S=0,J=0（原子实正是这样）形成态，且l=1的p子壳层中的np1和np5

；np2和np4具有相同的角动量大小（方向相反），因而有相同的原子态。即壳层中有一个电子和满壳层缺一个电子形成相同的原子态第20页，课件共26页，创作于2023年2月(1)满壳层的电子不考虑(2)考虑泡利原理(3)考虑能量最低原理(4)考虑洪特定则1、基本原则第21页，课件共26页，创作于2023年2月2、确定原子基态光谱项的简易方法

(1)由泡利原理和能量最低原理求一定电子组态的最大S。

(2)求上述情况上的最大L。

(3)由半数法则确定J。

(4)按2s+1Lj确定基态原子态（光谱项）。第22页，课件共26页，创作于2023年2月

其它元素的原子态都可按上述方法求得。下面给出了由氢到氖的原子基态。例：Si（硅）基态电子组态是3P2,是两个同科P电子，填充方式为：m:+10-1由此可知

这样便