原子的壳层结构
原子的壳层结构
那么哪个位置最好呢？前先肯定靠前 一点的更好，但并不是说前面的就比后面的 好，第一排最边上的位置肯定没有第二排中 间的位置好。
原子的能级高低也一样，并不是完全 由主量子数决定，轨道角量子数也会影响能 级的大小，某些n小而l大的能级可能要高于 n大而l小的能级。从而打乱了能级的正常次 序，电子的填充次序也跟着改变。
以上四个量子数知道后才能确定一个电子的状态。
1、根据泡利不相容原理：在原子中不能有两个 或两个以上电子处在同一状态。
比方：在一栋楼中，有不同的楼层（即为主壳层，这是一 个大的范围）；每层有不同的房间（次壳层，更小一点的范 围），而且第一层，只有一个房间0号，第二层有两个房间0 号和1号，第三层3个0号1号和2号；房间里有些双人桌（桌子 好比轨道，双人好比电子自旋），0号房间只有一张双人桌， 所以最多坐2个人，因为它只有两个位置（不能有两个以上的 人坐同一个位置），2号房间则有3张桌子，所以最多能坐6个 人。明白了吧？这里的同一状态是指4个量子数都相同，好比 这里的楼层、房间、桌号以及同一桌子的左和右。我们前面 讲过的同科电子就好比在同一个教室的同学（所处的主量子 数和轨道角量子数相同）
和7.2所示。
二、电子壳层结构
为了解释元素这些性质的周期规律，玻尔认 为原子内的电子按一定壳层排列，即第一主 壳层电子的主量子数为1，第二主壳层电子的 主量子数为2，依次类推，分别用大写的K，L， M，N，O，P，Q表示n=1，2，3，4，5，6，7 的主壳层。换句话说：我们前面学习的主量 子数其实是用来描述电子的运动区域或者说 轨道的大小，决定了电子能量的主要部分。
第1主壳层为2个第2主壳层8个第3主壳层能容纳18个电子第四主壳层能容纳32个电子周期表中第一周期两个元素第二周期8个元素这刚好和主壳层容纳的电子数相符但从第三周期开始就不相符了这是什么原因呢
11 多电子原子系统及其壳层结构
多电子原子系统及其壳层结构
注意： 注意：常用支壳层电子组态表明原子结构 例碳原子：原子系数为6，核外有6个电子 例碳原子：原子系数为 ，核外有 个电子
各壳层最多可容纳的电子数： 各壳层最多可容纳的电子数： 壳层符号 K L M 1 3 主量子数 n 2
N 4 Nn 2 8 18 32 各支壳层最多可容纳的电子数： 各支壳层最多可容纳的电子数： (2l +1) 2 p d 支壳层符号 s f 3 1 2 角量子数 l 0 2 10 14 6 Nl
1s 2s 2 p
多电子原子系统及其壳层结构
例：钾原子核外有19个电子 钾原子核外有 个电子
各壳层最多可容纳的电子数： 各壳层最多可容纳的电子数： 壳层符号 K L M 1 3 主量子数 n 2
N 4 Nn 2 8 18 32 各支壳层最多可容纳的电子数： 各支壳层最多可容纳的电子数： (2l +1) 2 p d 支壳层符号 s f 3 1 2 角量子数 l 0 2 10 14 6 Nl
l
多电子原子系统及其壳层结构
两个原理： 二 两个原理： 1）泡利不相容原理（Pauli exclusion principle） ）泡利不相容原理（ ） 在原子系统内， 在原子系统内，不可能有两个或两个以上的 电子具有相同的状态， 电子具有相同的状态，亦不可能具有相同的四 个量子数。 个量子数。 因对应一个量子数为n的壳层 的壳层， 因对应一个量子数为 的壳层， 由此可知： 由此可知： 还有n个不同的角量子态 还有 个不同的角量子态 [l = 0.1.2L(n 1)] 对应每个角量子态还有 (2l +1)磁量子态 此外对应每个磁量子数还 [m = 0. ±1. ± 2L± l] 个自旋磁量子态。 有2个自旋磁量子态。 mS = ±1/ 2] 个自旋磁量子态 [
原子结构知识：原子的壳层结构
原子结构知识：原子的壳层结构原子是构成物质的基本单位，由一个中心的原子核和围绕其运动的电子构成。
在量子力学理论中，原子的电子分布在不同的壳层上，每个壳层可以容纳一定数量的电子。
原子的壳层结构对于解释原子的化学性质和物理性质至关重要，因此我们有必要深入了解原子的壳层结构及其性质。
1.原子的壳层结构原子的壳层结构由一系列能量不同的壳层构成，这些壳层依次编号为K、L、M、N、O、P等。
每个壳层内又包含不同的亚壳层，分别用s、p、d、f等字母来表示。
这些壳层和亚壳层的能级顺序是确定的，而且每个壳层和亚壳层也有一定的容纳电子数。
2.壳层的命名壳层的命名是根据德国物理学家C.G. Moseley的工作而得到的。
他发现原子的核电荷数Z与原子的光谱线关系密切，根据他的工作，原子核电荷数Z也就是原子序数也就是元素周期数。
3.壳层的能级原子的壳层能级随着壳层的增加而变化。
一般情况下，第一层K的能级最低，依次为L、M、N等。
在同一壳层内，不同亚壳层的能级也有所不同，通常s亚壳层的能级最低，依次为p、d、f等。
4.壳层的容纳电子数每个壳层可以容纳一定数量的电子，这个数量是按照一定规律排布的。
第一壳层K能容纳2个电子，第二壳层L能容纳8个电子，第三壳层M能容纳18个电子，第四壳层N能容纳32个电子，第五壳层O 能容纳50个电子，以此类推。
5.壳层的电子排布在填充壳层的电子时，遵循“先满足低能级，再填充高能级”的原则，即按照泡利的排斥原理，不同自旋的电子首先占据同一个轨道，并且每条轨道最多容纳两个电子，且二者的自旋量子数应相反。
其次是哈特里-福克定则，也就是说，同壳层的电子排布时首先填充s轨道然后填充p轨道。
6.壳层的化学性质壳层结构对原子的化学性质产生了重要影响。
原子的壳层结构决定了原子的电子结构、原子的化学键合方式、原子的物理性质等。
例如，稀有气体的原子壳层结构十分稳定，因此它们不易与其他元素发生化学反应。
而某些元素由于壳层结构的特殊性质，能够形成特定的化合物和离子，从而展现出特殊的化学性质。
第6章 原子的壳层结构
19
4 自旋对电子态填充的影响
对于未满支壳层的原子，其原子态只决定于未满支壳层上的电子组态 .未满支壳 层上的电子的填充次序与电子自旋有关. 填充2p支壳层三个格子的次序，是先在 一个各自填充一个电子，然后再在各格子里填上反向自旋的另一个电子。
对n和l相同时，电子能量与自旋排列有关。电子的波函数由轨道和
72 98
主壳层：最多的电子数2n2, K壳层最多可容纳2个电子，L壳层最多可容纳 8个电子，M壳层可容纳18个电子，等等 子壳层：最多的电子数2(2l+1). S子壳层最多可容纳2个电子， P子壳层6个，d子壳层10个,f子壳层14个…等等. 满壳层：主壳层的电子数等于2n2的壳层称为满壳层
2 电子填充壳层遵从两个原理： 1) 泡利 ( W.Pauli )不相容原理： 在原子中不可能有相同的一组量子数(n, l, m, ms )；既不 可能有两个或两个以上的电子占据同一个状态， n l
n确定原子中电子在核外空间运动轨道的大小和能量的高低。一般说来， n大，能量高，轨道半径大。
2. 角量子数 l ( 0，1，2，……. , n -1 )
L l (l 1)
l决定电子轨道的形状和角动量的大小，同时也与能量有关. n相同时， l 大，能量高。
3. 磁量子数 ml ( 0，±1， ± 2，……. , ± l )
1sl02sl12pl13s3pl13dl21218如果电子正好填满支壳层m的正值和负值成对出现原子的自旋角动量轨道角动量和总角动量都等于零这种原子的基态为1014每个格子可填两个电子双人间如果电子正好填满支壳层m的正值和负值成对出现原子的自旋角动量轨道角动量和总角动量都等于零这种原子的基态为如p支壳层填满时有6个电子这6个电子的角动量之和为零对原子总角动量没贡献
九年级上册化学知识点归纳原子结构
九年级上册化学知识点归纳原子结构一、引言原子结构是化学中的基础知识，理解原子结构对于深入学习化学知识至关重要。
在九年级上册的化学学习中，原子结构是一个重要的知识点。
本文将从简单到复杂，由浅入深地归纳九年级上册化学知识点中的原子结构，帮助读者全面理解该主题。
二、原子的组成1. 原子的基本组成原子由原子核和绕核的电子组成，原子核由质子和中子构成，质子带正电荷，中子没有电荷，电子带负电荷。
2. 原子序数和质量数原子序数代表元素的序号，质量数代表原子核中质子和中子的总数。
原子核中的质子数即为元素的原子序数，质子数和中子数之和即为元素的质量数。
三、原子的结构1. 原子半径原子的大小可以用原子半径来描述，原子半径与原子序数有关，同一周期内，原子半径随着原子序数的增加而减小；同一族元素的原子半径随着原子序数的增加而增大。
2. 原子的壳层结构根据电子的排布规律，原子的电子排布遵循2n²的规律，其中n代表壳层编号。
第一层最多能容纳2个电子，第二层最多能容纳8个电子，第三层最多能容纳18个电子。
3. 电子排布规律根据泡利不相容原理、洪维耳定律和奥本海默定律，电子在壳层中的排布有一定的规律。
泡利不相容原理指出同一轨道上的电子自旋必须相反，洪维耳定律指出电子先进入低能级的壳层，奥本海默定律指出同一能级的轨道上电子的能量相同。
四、结论通过对九年级上册化学知识点中的原子结构进行归纳，我们不仅全面地了解了原子的组成、原子的结构，还深入地理解了原子的电子排布规律。
对于理解化学中的其他知识点也有着重要的意义。
通过这篇文章的学习，我们可以更灵活地运用这些知识，加深对原子结构的理解。
五、个人观点原子结构是化学领域中最基础、最核心的知识点之一，对于学习化学知识是至关重要的。
通过对原子结构的学习，不仅可以帮助我们理解元素周期表、化学键、化学反应等其他的知识，还可以帮助我们理解原子的性质、变化规律。
我认为对原子结构的深入理解是学习化学的基础，也是我们在日常生活中能够更好地理解各种化学现象的基础。
第七章--原子的壳层结构
到第36号元素氪为止填满4p支壳层。
38
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n壳层留下24个空位,而开始填充第五壳 层，所以Rn开始了第五个主壳层的填充,也就开始 了第五周期。
能成为区别电子态的参数。
10
二、原子中电子分布所遵从的基本原理
1.泡利不相容原理 2.能量最低原理
11
1.泡利不相容原理
这是一条实验规律,它的内容是:
在同一个原子中,一个被(n, ,m,ms)四个量子 数表征的态中只能有一个电子；或者说, 同 一个原子中,不可能有两个或两个以上的电 子处在同一个状态；也可以说，不可能有两 个或两个以上的电子具有完全相同的四个量 子数。
壳层未填满，而又进入下一壳层，这都是
由能量最小原理决定的.
37
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 各元素的原子都占有四个主壳层。 点 : 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。
1s1
2.He
1s2
27
第二周期
1s
2s
2p
3.Li 4.Be
1s22s1 1s22s2
5.B
1s22s22p1
6.C
1s22s22p2
7.N
1s22s22p3
8.O
1s22s22p4
9.F
1s22s22p5
10.Ne
原子核的壳模型全
③、由实验值知道
E l
能12 级在
能El级12 的下面，所以要求f(r)<0。
④、适当选择自旋—轨道耦合强度f(r)后，就可以解释全部的幻数。
对于原子情况：
2 1 dV (r) f(r)
2me2c2 r dr 这里V(r)可取库仑势：
V (r) ~
Ze 2
r
对于原子核的情况f(r)近似取同样的形式。
最简单的中心场势为方阱势，谐振子势及Woods-Saxon势，下面分别 讨论：
（1）、球方阱势
V (r) 0V0
r R(V0 0) rR
R---势阱半径
V0---势阱深度 （2）、球形谐振子势
V
(r)
1 2
m 2r 2
V0
（V0=Constant）
m--核子质量 (2V0 / mR 2 )1/ 2
5、自旋—轨道耦合
在谐振子势阱和方势阱的讨论中，我们都没有考虑核子的自旋和轨道耦合问题。
实验表明，核子的自旋—轨道耦合不但存在，而且这种耦合作用是很强的。
1949年，在大量实验事实的启示下，M.G.Mayer and J.H.D.Jensen独立提
出了强自旋—轨道耦合模型，使问题的解决有了关键性的突破。他们把方势阱和
对某一个确定的n,l相同的状态，能量都一样，因而某一给定l的2l+1个状 态，能量都相同。
由泡利不相容原理，对于自旋s=1/2的电子，它服从泡利原理。这样，在 能量相同的同一个l能级上总共可以容纳2(2l+1)个电子。
对于l=0,1,2,3,4,5,6,7,分别用s,p,d,f,g,h,I,j,…表示 ∴对于s能级，最多容纳的电子数N=2
第二，核中的核子的密度与原子中的电子密度相比，大得不可比拟，以致 核子在核中的平均自由程可以比核半径小得多，于是可以想象核子间似应不 断发生碰撞，因而很难理解在核子中的运动可以是各自独立的。
原子结构知识：原子的壳层结构
原子结构知识：原子的壳层结构原子是物质的基本单位，由质子、中子和电子组成。
电子以壳层分布在原子核周围，这种壳层结构对原子的性质和化学行为起着重要作用。
本文将从壳层结构的概念及组成、壳层能级、壳层填充规律等方面进行详细介绍。
一、壳层结构的概念及组成1.1壳层结构的概念壳层结构是指原子中电子的分布方式。
由于电子是负电荷，它们在原子核周围的运动会受到核的引力和相互排斥力的作用。
壳层结构是原子电子在不同轨道上的排布方式，根据不同的能级，电子在原子核周围的轨道上运动。
1.2壳层的组成根据原子结构理论，电子以壳层的形式分布在原子核周围，壳层的数量和电子的填充顺序受到原子序数的影响。
壳层以数字和字母的组合来表示，如1s，2s，2p等。
其中，数字代表能级，字母代表角量子数。
角量子数的不同代表了电子运动的不同方式，也决定了电子的运动轨道。
二、壳层能级2.1能级的概念在原子结构中，能级是指原子核对电子施加的引力所产生的能量的层次划分。
电子在这些能级上的运动跃迁以及填充顺序是由泡利不相容原理决定的。
每个能级有特定的能量值，代表了电子运动的状态。
2.2壳层的能级结构壳层的能级结构按照量子力学理论可以得出。
以氢原子为例，其能级结构由布尔模型和薛定谔方程给出。
布尔模型认为，原子的能级是固定的，电子只能在这些能级上运动。
而薛定谔方程则描述了电子在原子中的波动性质，得出了几个量子数，分别控制了每个壳层的能级结构。
2.3壳层的能级跃迁电子可以在不同的能级之间进行能级跃迁，这种跃迁会伴随着光子的吸收或发射。
这是原子发光和吸收光的基础。
能级跃迁的能级差代表了电子的能量变化，而光子的频率则与能级差有直接的关系。
三、壳层填充规律3.1量子数和填充规律原子的每个壳层都有一定数量的电子，这些电子的分布是有规律的。
每个壳层由不同的角量子数，每个角量子数代表一个轨道。
填充规律是指每个轨道上能够放几个电子以及填充的次序。
3.2泡利不相容原理根据泡利不相容原理，原子中不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。
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2．性质与原子量的递增次序有矛盾时，以 元素性质为主．如：
K(钾）和Ar（氩）；Co( 钴）和 Ni(镍）；Te(碲）和I(碘）均调换了位置
3．预言三种元素的存在，在表中留了空位， 预言了它们的性质：
Ga(镓），Sc(钪）， Ge(锗）1875－1886 年间被陆续发现。后人又陆续发现了许多新元 素，相继填充到周期表中。
1．主量子数 n =1,2,3 … … 2. 轨道角动量量子数 =0,1,2,3… …(n-1)
3．轨道磁量子数 m = 0, ±1, ±2,······,± 4. 自旋磁量子数 ms = ±1/2
量子数的意义
主量 代表电子运动区域的大小（即轨道的大小）和
子数 总能量的主要部分:
n
n 越大，能量越高，轨道范围越大；
推论:
1. 一个原子中，n, 同的电子只能有一个；
, m , ms这四个量子数完全相
2. 具有相同量子数n, , m 的电子最多能有两个，
其ms分别为 1/ 2 ；
3. 具有相同量子数n, 的电子最多有2(2 +1)个；
（因为对每一个 , m 可取（2 +1）个值， 而对每一个m , ms又可以取两个值。）
二、元素周期表
■ 经过整理，按照排列顺序，每个元素有一个 原子序数Z，现在知道，原子序数等于原子中 的电子数，也等于核电荷数；
■ 到2006/10/17，共发现118种元素，1994年底 是111种。
■ 只有92种是天然存在的，其余是人工制造的。
■ 这些元素都被填在周期表的适当位置上，构成了元 素周期表。
幻数 2 10 18 36 54 86
三． 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：
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。
元素电离能的周期性变化
原子体积、体胀系数和压缩系数随Z的变化也都显示出相 仿的周期性的变化。
l =0，1，2，3……的支壳层分别用 s，p，d，f……表示，
这些支壳层上的电子分别叫做 s电子、 p电子、 d电子、 f电子 ……
n1 2
3
4
5
…
壳K L
M
N
层
O
…
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ支 壳
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 5g …
层
Nl 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 14 18 …
第七章 原子的壳层结构
§7.1 原子性质的周期性 §7.2 原子的电子壳层结构 §7.3 原子基态的电子组态 §7.4 原子基态光谱项的确定 §7.5 X射线光谱
§7.1 元素性质的周期性
一.门捷列夫的发现
1869年俄国化学家门捷列夫发现：
1、元素的性质随着原子量的递增而发生周期性 变化，他把当时已发现的63种元素按原子量的递 增顺序排成一 行，并将性质相似的元素排在一 个列中，编成了元素周期表。
4. 具有相同量子数n 的电子最多有
n 1
Nn 2(2l 1) 2n2 个 l 0
壳层结构
主壳层：我们把原子中n相同的一切电子的集合称 为一个主壳层。
n=1，2，3，4，5，6，7，8……的壳层分别叫做
K，L，M，N，O，P，Q……壳层
支壳层： 在每一主壳层中，具有相同角量子数 l 的电子 的集合称为一个支壳层（亚壳层、次壳层）。
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？
2．为什么每个周期的元素为2，8，8，18， 18…
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。
§7.2 原子的电子壳层结构
一．确定电子状态的量子数
一个在原子核的库仑场中运动的核外电子的状态， 可用四个量子数来确定。
Nn 2 8
18
32
∑Nn 2 10
28
60
50 … 100 …
表7.1 原子各壳层、次壳层能够容纳的电子数
l 0 1 2 3 4 5 6 Nn n Nl s p d f g h i
1K 2
2
2L 2 6
8
3 M 2 6 10
18
4 N 2 6 10 14
32
5 O 2 6 10 14 18
50
6 P 2 6 10 14 18 22
ms
自旋
s=1/2 代表自旋角动量，对所有的电子是相
量子 数s
同的，不能成为区别电子态的参数。
二.原子中电子分布遵从的基本原理
1.泡利不相容原理 2.能量最低原理
1. 泡利不相容原理
同一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子 处在同一个状态；
即，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同 的四个量子数 (n, , m , ms ) 。
72
7 Q 2 6 10 14 18 22 26 98
2、能量最低原理
原子在正常状态时，每个电子在不违背 泡利不相容原理的前提下，总是趋向占有 最低能量的状态，以使原子系统的能量具 有最小值。
轨道 角量 子数
代表轨道的形状（即电子云的形状）和轨道 角动量，且也与能量有关：
l
对于相同的n不同的l，l 越小轨道的偏心率越
大，能量越低；
轨道
磁量 代表轨道在空间的可能取向，即轨道角动量 子数 在某一特殊方向（例如磁场方向）的分量。
m
自旋 磁量 子数
代表自旋的取向，也代表自旋角动量在某一特 殊方向（例如磁场方向）的分量。
5．每个周期从金属元素开始到惰性气体为止．表中 左下部大半是金属，右上半部分是非金属。
元素的性质随着原子量（或原子序数Z或核外 电子数或核电荷数）的增加而呈周期性变化
周期表： 第一周期 第二周期 第三周期 第四周期 第五周期 第六周期 第七周期
H(Z=1)-----He(Z=2) Li(Z=3)-----Ne(Z=10) Na(Z=11)-----Ar(Z=18) K(Z=19)-----Kr(Z=36) Rb(Z=37)-----Xe(Z=54) Cs(Z=55)-----Rn(Z=86) Fr(Z=87)-----
特点：
1．按周期表排列的元素，原子序数＝核外电子数 ＝质子数或原子核的电荷数；
2．共有七个周期，每个周期元素2、8、8、18、18、 32、28；同周期的元素性质不同，周期性变化；
3．有过渡族元素和稀土元素。
4．每一竖列叫一族，有８个主族和８个副族； 同族元素的价电子数相同， 光谱、能级、物理和化学性质相似；