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  第一节 原子结构           ★★★ 【字体:

原子结构(核外电子,电子云,原理,鲍里不相容原理,洪特规则)

来源:医学全在线 更新:2007-9-2 医学论坛

 

  二、核外电子的运动状态

  电子在原子中的运动状态,可n,l,m,ms四个量子数来描述。

  (一)主量子数n

  主量子数n是用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近,或者说它是决定电子层数的。主量子数的n的取值为1,2,3…等正整数。例如,n=1代表电子离核的平均距离最近的一层,即第一电子层;n=2代表电子离核的平均距离比第一层稍远的一层,即第二电子层。余此类推。可见n愈大电子离核的平均距离愈远。

  在光谱学上常用大写拉丁字母K,L,M,N,O,P,Q代表电子层数。

主量子数(n)

1

2

3

4

5

6

7

电子层符号

K

L

M

N

O

P

Q

  主量子数n是决定电子能量高低的主要因素。对单电子原子来说,n值愈大,电子的能量愈高。但是对多电子原子来说,核外电子的能量除了同主量子数n有关以外还同原子轨道(或电子云)的形状有关。因此,n值愈大,电子的能量愈高这名话,只有在原子轨道(或电子云)的形状相同的条件下,才是正确的。

  (二)副量子数l

  副量子数又称角量子数。当n给定时,l可取值为0,1,2,3…(n-1)。在每一个主量子数n中,有n个副量子数,其最大值为n-1。例如n=1时,只有一个副量子数,l=0,n=2时,有两个副量子数,l=0,l=1。余此类推。按光谱学上的习惯l还可以用s,p,d,f等符号表示。

l 0 1 2 3
光谱符号 s p d F

  副量子数l的一个重要物理意义是表示原子轨道(或电子云)的形状。L=0时(称s轨道),其原子轨道(或电子云)呈球形分布(图4-5);l=1时(称p轨道),其原子轨道(或电子云)呈哑铃形分布(图4-6);…

图4-5 s电子云图 4-6 p电子

  副量子数l的另一个物理意义是表示同一电子层中具有不同状态的亚层。例如,n=3时,l可取值为0,1,2。即在第三层电子层上有三个亚层,分别为s,p,d亚层。为了区别不同电子层上的亚层,在亚层符号前面冠以电子层数。例如,2s是第二电子层上的亚层,3p是第三电子层上的p亚层。表4-1列出了主量子数n,副量子数l及相应电子层、亚层之间的关系。

表4-1 主量子数n,副量子数l及其相应电子层亚层之间的关系

n

电子层

l

亚层

1

1

0

1s

2

2

0

2s

1

2p

3

3

0

3s

1

3p

2

3d

4

4

0

4s

1

4p

2

4d

3

4f

  前已述及,对于单电子体系的氢原子来说,各种状态的电子能量只与n有关。但是对于多电子原子来说,由于原子中各电子之间的相互作用,因而当n相同,l不同时,各种状态的电子能量也不同,l愈大,能量愈高。即同一电子层上的不同亚层其能量不同,这些亚层又称为能级。因此副量子数l的第三个物理意义是:它同多电子原子中电子的能量有关,是决定多电子原子中电子能量的次要因素。

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