第五章
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第五章. 多电子原子:泡利原理. §24 氦的光谱和能级. 有两套结构,两套能级之间没有相互跃迁; 存在几个亚稳态; 氦的基态 与第一激发态 之间能量差别很大; 在三层结构的能级中没有来自 的能级;. 氦原子能级图. 氦能级的标记. 氦的单双电子激发态(不按比例). 基态. §25 两个电子的耦合. 图 25.1 对应于不同 n 和 l 可能的状态. 电子 1. 电子 2. ( 2 ) L – S 和 j – j 耦合. 多电子情况. (3) 两个角动量耦合的一般法则. 角动量耦合. ( 4 )选择规则.

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第五章

多电子原子:泡利原理


§24 氦的光谱和能级

  • 有两套结构,两套能级之间没有相互跃迁;

  • 存在几个亚稳态;

  • 氦的基态 与第一激发态 之间能量差别很大;

  • 在三层结构的能级中没有来自的能级;





§25 两个电子的耦合


25.1 对应于不同n和l可能的状态


2 l s j j

电子1

电子2

(2)L – S 和 j – j 耦合



(3)两个角动量耦合的一般法则



4)选择规则

L – S 耦合:

j – j耦合:



5)由电子组态到原子态


1:求ps组态按L-S耦合可能形成的原子态




26 pauli exclusion principle
§26 泡利不相容原理Pauli exclusion principle

(2)不相容原理的叙述

(1)历史回顾

The electronic states of an atom can only be

occupied in such a way that no two electrons

have exactly the same set of quantum numbers.



3)应用举例

  • 氦原子的基态

  • 原子的大小

  • 金属中的电子

  • 原子核内独立核子运动

  • 核子内的有色夸克




§27 元素周期表

(1)元素性质的周期性

  • 114种元素,一行为一个周期,一列为一族,a为主族,b为副族;

  • 同一族中,元素的化学性质相似;

  • 不同元素的化学和物理性质呈现周期性变化。



当原子序数Z =2、10、18、36、54和86时,元素最稳定,这些数称为幻数(magic number)


各种元素性质为什么呈 周期性变化?

原子内的电子按一定的壳层排列!


2)壳层中电子的数目

  • 泡利不相容原理

  • 能量最小原理




在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。

能量最小原理


在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。3)电子组态的能量——壳层的次序


在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。子能级的填充顺序


等电子体系在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。KI 等的莫塞莱图解


洪特定则在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。

朗德间隔定则

(4)原子基态

泡利原理

原子序数Z

电子组态

能量最小原理

可能存在的原子态

基态


洪特定则在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。(Hund rule):

  • 对于一个给定的电子组态形成的原子态,当某原子态具有的S最大时,它处的能级位置最低。

  • 对同一个S,又以L值最大时,它处的能级位置最低。


附加规则在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。

若价电子所处的支壳层达到或超过半满,则当J = L + S时,原子的能量最低;若不到半满,则当 J = | L – S |时,原子的能量最低。


在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。5)电离能变化的解释


第五章小结在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。

  • 氦能级和光谱

    ★基态电子组态、光谱项

    ★两套光谱(单态、三重态)

  • L – S和 j – j耦合

    ★各角动量、光谱项(原子态)

    ★选择规则


L 在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。– S 耦合:

j – j耦合:

选择规则:


在正常情况下,原子中的电子总是尽可能先占据能量最低的能级,只有当能量最低的能级被占满以后,电子才依次填入能量较高的能级。泡利不相容原理

  • 元素周期表

    ★原子的壳层结构(主壳层、支壳层)

    ◆泡利不相容原理

    ◆能量最小原理

    ◆原子的基态电子组态

    ★确定原子基态的方法

    ◆洪特定则


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