4.3 多电子原子的能级和壳层结构.ppt

1、多电子原子的能级和壳结构、多电子原子的Hamiltonian、各电子的动能电子和原子核间的库仑引力作用电子和电子间的库仑排斥作用电子间的自旋轨道结合电子间的自旋轨道结合电子间的轨道结合近似可以是中心场：残留静电作用、平均场、中心场部分可分离变量求解， r1、r2、r3、可分离变量ri、I， I可分离变量、径向方程和球谐函数解Ylm N个方程完全相同，电子配置、原子的能量电子配置、相同l的电子构成一个支撑层(一个壳层内有几个支撑层)，壳层和支撑层是描述电子运动状态的四个量子数或原子的壳层结构，对因此，n壳层内能够容纳的最大电子数为：壳层和支撑壳层能够容纳的最大电子数，每个j能够取2j 1个值，因

2、此，支撑壳层内能够容纳的最大电子数为：可见的壳层和壳层能够容纳的最大电子数为记述表现的各壳层的最大电子容量为2、8、18、32、 各周期的元素为2、8、8、18、。 可以看出两者不一致。 这意味着未满足壳层，电子开始填充新的壳层。 因为电子填充的顺序不能用n简单地决定，应该用能量最小原理来决定。 电子壳层能级，Pauling，1939年，(n 0.7 l )除有序氢原子以外，n大、e大l大、e大、n大时，l小的支链壳层的能级比n-1壳层的l大的支链壳层大，(n 0.7 l )有序(1)Pauli不相容原理是在同一原子中，一个原子轨道上最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。 (2)能量最低的原理电

3、子总是最先放置在能量最低的轨道上。 (3)洪特规则在等效轨道上，电子始终占据不同的轨道，且自旋方向相同。 等效轨道上为全满时(p6、d10、f14 )、半满时(p3、d5、f 7)为全空(p0、d0、f 0)时，能量最低，结构稳定。 电子壳层的填充，例如电子布局式： 24Cr:1s22s22p63s23p6 4s23d4洪特规则： 24Cr:1s22s22p63s23p6 3d54s1，原子实，原子实：内层达到稀有气体的电子层构造。 52te:kr4d 105 s 25 p 480 Hg:xe4f 145 d 106 s 2说明：根据电子配置的一般规则和近似能级图配置核外电子的结果，大部分与光

4、谱实验结果一致，但有少数例外。 例如Nb、Ru、Rh、Pd、Pd原子壳层结构和周期表的关系是外层的电子配置和元素的区域s区域元素： ns1-2最后的电子被ns填充的p区域元素： ns2np1-6最后的电子被np填充的d区域元素： (n -1)d1-8ns1-2最后的电子被(n -1 ) d中填充的d中的f区元素： (n -2)f 0-14 (n -1)d0-2ns2、周期表中的元素区、电子组与能级的对应、电子组一般表示为n1l1n2l2。 构成的主量子数和角量子数不同，会引起1s1s和1s2s对应的能量的不同等能量的不同。1s2s和1s2p对应的能量也不同。 一般来说，主量子数不同，引起的能量

5、差更大，主量子数相同，角量子数不同，引起的能量差相对变小。 中的组合图层性质变更选项。 同一个电子结构可以有多个不同的能量。 也就是说，一个电子结构可以对应多个原子态。 已知原子的状态与能级图的实际能级相对应。多电子原子的原子态及其能级分裂，在同一电子结构中处于不同的原子态，从原子的能量正确到零级近似(中心场)同一其他相互作用项修正能级会引起处于不同原子态的时能级分裂，主要项是残留佗库仑排斥作用在轻原子中重要的自旋轨道键在重原子中重要， 重原子适用j-j键的j个数为：轻原子的ls键，轻原子剩馀的佗库仑排斥力将能级修正1个阶段，自旋轨道键项是更高次的修正。 原子态的能级分裂、原子态及其状态符号相

6、对于一个电子组类型(n1l1n2l2)，通过LS键得到总角动量(l、s、j )得到的各种原子态可以表示为：该科电子形成的原子状态、n和l的两个量子数相同的电子根据Pauli的原理，该科电子形成的原子状态表示该科电子比具有相同l值的电子形成的原子状态少。 例如，1S2形成的原子状态是：在非同科的情况下，1s2s形成的原子状态是：我们以电子结构为例，4个量子数已经有3个相同，必然不相同，即，可以反过来挤出，可能的原子状态是、求同科电子，即由于反推存在多对一的问题，上面的例子只是最简单的情况，在更复杂的情况下，用slater解法解决。 相反，例如求出电子组形成的原子状态的Slater解法，简单的方法

7、：利用该科电子系波函数的逆对称性，根据前面的讨论，如果相同的电子组能够形成多个原子状态，那么这些原子状态中的哪个是能量最低的原子状态(基态) 通常，可以根据Hund定律确定原子的基态光谱项。 原子的基态光谱项，1 )从同一电子组得到的各种能级中，多重数大，即值最大，能级位置低，2 )在以同一结构形成的同一内具有不同值的能级中，大的能级位置低，3 ) 在同一构成中得到的同一不同能级中，较小的能级被称为正常顺序的较大能级较低，被称为反转顺序的通常，在支撑壳层的电子数比半满时少的情况下采取通常的顺序，比半满时采取相反的顺序。 在三重状态下，Hund规则与两个j值中较大的一个值成比例，其中相邻的一对能

8、级之间的间隔。 例如根据三能级的间隔、Hund间隔、Hund法则能够确定原子的基态频谱项：ml为2l 1个，从l取-l时，ms必然相反，因此L=0，S=0，J=0，但是取所有的电子时，由于最大、和此时，相同的电子的全部相同，虽然不完全相同，但是必须尽可能大，因此，如下进行，即，b .的确定是例1:23号元素(矾土)的最外层，因此此时，小的能级位置为最大对应的量子数是4s电子的量子数，使得洪水特定可以理解，但基底状态是：使得2 )在最外层电子数的情况下，只能对给定的值取可能的值。 中的组合图层性质变更选项。 所以，有时候，一切都是不可能的。 否则，必须违反Pauli的原理。 关于电子，因为与之对应，所以关于侑下的电子，必须与之对应地尽量大。 因此，(2)、b .的确定、=、的情况下，由于大的能级位置低，所以c. j的确定在3 .最外层不满足2个分支层，在这里的确定方法是：求总后，两个支壳层不超过(或相等)半满时。 当两个分支层中的一个分支壳层超过半满时，求出较大的值，例