原子的殼層結(jié)構(gòu)

原子的殼層結(jié)構(gòu)第1頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五§5.1

元素周期表及原子的殼層結(jié)構(gòu)一．元素周期表將元素按核電荷數(shù)的大小排列起來(lái)，其物理、化學(xué)性質(zhì)將出現(xiàn)明顯的周期性。同族元素的性質(zhì)基本相同。

二、元素性質(zhì)的周期性變化

按周期表排列的元素，其性質(zhì)出現(xiàn)周期性的變化：第2頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五１．元素的化學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)周期性的變化。２．元素的光譜性質(zhì)出現(xiàn)周期性的變化。３．元素的物理性質(zhì)顯示周期性的變化。第3頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五原子體積，體脹系數(shù)和壓縮系數(shù)對(duì)Z的標(biāo)繪也都顯示出相仿的周期性的變化。第4頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五問(wèn)題：１．為什么元素性質(zhì)按周期表順序會(huì)出現(xiàn)出現(xiàn)周期性的變化？３．為什么有過(guò)渡族元素和稀土元素？

這些問(wèn)題都必須從原子結(jié)構(gòu)去了解．只有對(duì)原子結(jié)構(gòu)有了徹底的認(rèn)識(shí)，才能從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)元素周期表。２．為什么每個(gè)周期的元素為２，８，８，１8

，１８…第5頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五玻爾：原子內(nèi)的電子按一定的殼層排列，每一殼層內(nèi)的電子都有相同的主量子數(shù)，每一個(gè)新的周期是從電子填充新的主殼層開(kāi)始，元素的物理、化學(xué)性質(zhì)取決于原子最外層的電子即價(jià)電子的數(shù)目。三．原子的殼層結(jié)構(gòu)具有相同的n值的電子稱(chēng)為同一殼層的電子。

每個(gè)殼層又分成n個(gè)l相同的若干支殼層。

按主量子數(shù)n和角量子數(shù)l把電子的可能狀態(tài)分成殼層,K、L、M、N、O、…..

第6頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五四．電子填充殼層結(jié)構(gòu)的原則1．泡利不相容原理：n、l相同的次殼層：n相同的主殼層：第7頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

表各殼層可以容納的最多電子數(shù)56主量子數(shù)殼層名稱(chēng)最多電子數(shù)2n2角量子數(shù)支殼層最多電子數(shù)

2(2+1)1234KLMNOP2818325072001012301234501201234sspspdspdfspdfghspdfg2262610261014261014182610141832第8頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五五．原子的電子殼層的次序1．第一周期：從n=1的K殼層填起。2．第二周期：從n=2的L殼層填起。3．第三周期：從n=3的M殼層填起.

2．能量最小原理：在不違背泡利不相容原理的前提下，電子按能量由低到高的次序填充各殼層

3．原子實(shí)的貫穿和原子實(shí)極化對(duì)能級(jí)的影響第9頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第10頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五為什么3d能級(jí)比4s高了？以至電子先填4s能級(jí)呢？因?yàn)?s軌道是一個(gè)偏心率很高的橢圓軌道，原子實(shí)的極化貫穿效應(yīng)強(qiáng),使其能量下降大，而3d軌道是圓形軌道，無(wú)軌道貫穿，極化作用也很小。另外，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可得到證實(shí)。第11頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

第12頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五六、原子基態(tài)的電子組態(tài)及元素周期表第一周期1.H

2.He原子處于基態(tài)時(shí)，核外電子的排布情況1s11s2第13頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第二周期3.Li4.Be5.B6.C7.N8.O9.F10.Ne1s22s11s22s21s22s22p11s22s22p21s22s22p31s22s22p41s22s22p51s22s22p61s2s2p第14頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五11.Na1s22p63s112.Mg1s22p63s2

13.Al1s22p63s23p1

14.si1s22p63s23p2

15.P1s22p63s23p3

16.S1s22p63s23p4

17.Cl1s22p63s23p5

18.Ar1s22p63s23p6因?yàn)?d空著,所以第三周期只有8個(gè)元素而不是18個(gè)元素第三周期第15頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第四周期

從k開(kāi)始填充4s因?yàn)槟芗?jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,E4s<E3d<E4p所以k開(kāi)始了第四個(gè)主殼層的填充,也就開(kāi)始了第四周期。特點(diǎn):各元素的原子都占有第四主殼層。多出一組填充3d支殼層的10個(gè)元素，它們大多有兩個(gè)沒(méi)滿(mǎn)的殼層，——過(guò)渡元素。到第36號(hào)元素氦為止填滿(mǎn)4p支殼層。共有18個(gè)元素。第16頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五特點(diǎn):

各元素的原子都占有第五主殼層，多出一組

填充4d支殼層的10個(gè)元素——過(guò)渡元素。到氙(Z=54)元素為止填滿(mǎn)5p支殼層。共有18個(gè)元素。第五周期從元素銣(Ru,Z=37)開(kāi)始填充又因?yàn)槟芗?jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,(4d支殼層10個(gè),4f支殼層14個(gè)空著).在4殼層留下24個(gè)空位,而開(kāi)始填充第五殼層，所以Ru開(kāi)始了第五個(gè)主殼層的填充,也就開(kāi)始了第五周期。第17頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五各元素的原子都占有第六主殼層。比第4,第5周期多出一組填充4f支殼層的14個(gè)元素，稱(chēng)為稀土族元素或稱(chēng)為鑭系元素，到氙(Z=86)Rn元素為止填滿(mǎn)6p支殼層共有32個(gè)元素。第六周期

從元素銫(Cs,Z=55)開(kāi)始填充。又因?yàn)槟芗?jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,(4f支殼層.5d等支殼層空著,開(kāi)始了第六個(gè)主殼層的填充,也就開(kāi)始了第六周期，所以銫是第六周期的第一個(gè)元素。特點(diǎn):第18頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五各元素的原子都占有七個(gè)主殼層。多出一組填充5f支殼層的14個(gè)元素，稱(chēng)為錒系元素。第七周期從元素鈁(Fr,Z=87)開(kāi)始填充又因?yàn)槟芗?jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,5f支殼層14個(gè)空著，所以在O殼層留下14個(gè)空位。6d支殼層10個(gè)空位，在P殼層留下10個(gè)空位。而Fr開(kāi)始了第七個(gè)主殼層的填充,也就開(kāi)始了第七周期。特點(diǎn)

元素周期律的實(shí)質(zhì)在于：隨著原子序數(shù)的遞增，原子核外的電子在原子的各個(gè)能級(jí)上周期性有規(guī)律的排列，便造成了元素的化學(xué)和物理性質(zhì)的周期性變化。第19頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五七、原子基態(tài)光譜項(xiàng)的確定

電子組態(tài)形成封閉殼層結(jié)構(gòu)時(shí)，ML=0，MS=0。因此閉合殼層角動(dòng)量為零，即L=0,S=0,J=0（原子實(shí)正是這樣）形成態(tài)，且l=1的p子殼層中的np1和np5

；np2和np4具有相同的角動(dòng)量大小（方向相反），因而有相同的原子態(tài)。即殼層中有一個(gè)電子和滿(mǎn)殼層缺一個(gè)電子形成相同的原子態(tài)第20頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五(1)滿(mǎn)殼層的電子不考慮(2)考慮泡利原理(3)考慮能量最低原理(4)考慮洪特定則1、基本原則第21頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、確定原子基態(tài)光譜項(xiàng)的簡(jiǎn)易方法

(1)由泡利原理和能量最低原理求一定電子組態(tài)的最大S。

(2)求上述情況上的最大L。

(3)由半數(shù)法則確定J。

(4)按2s+1Lj確定基態(tài)原子態(tài)（光譜項(xiàng)）。第22頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

其它元素的原子態(tài)都可按上述方法求得。下面給出了由氫到氖的原子基態(tài)。例：Si（硅）基態(tài)電子組態(tài)是3P2,是兩個(gè)同科P電子，填充方式為：m:+10-1由此可知

這樣便求出了最大S和最