资源简介

(共12张PPT)
泡利不相容原理
1.费米子和玻色子
2.费米子泡利不相容原理
费米子：自旋为 的半奇数倍的粒子。如电子，质子等。
玻色子：自旋S＝0或 的整数倍的粒子。如光子，氘核等。
不能有两个或两个以上的电子具有相同的四个量子数 n, l, ml , ms .
3.玻色凝聚
玻色子不受泡利不相容原理的限制，一个单粒子态可容纳多个玻色子—玻色凝聚。
泡利不相容原理
1. 主量子数 ，它大体上决定原子中电子的能量。
四个量子数：描述原子中电子的量子态。
2. 轨道量子数（角量子数）
它决定电子绕核运动的角动量的大小，影响原子在外磁场中的能量。一般来说，处于同一主量子数n，而不同角量子数 的状态中的电子，其能量也稍有不同（多电子情况）。
电子的总的角动量
这一角动量的合成叫自旋轨道耦合
总角动量的值
由量子力学可知：J 也是量子化的。
如何耦合？量子化条件！
量子数j 的取值取决于l 和s：
量子数直接相加减！
当n一定, 可取n个值,
当 一定, 可取 个值,
当 给定, 可取2个,
4. 原子壳层n所能最多填充的电子数 :
例：
5、能量最小原理：
原子处于正常状态时，其中电子都要占据最低能级。
判断能级高低的经验公式：
其值越小，能级越低。
如: 4s(l=0)能级：
3d(l=2)能级：
可解释，电子先填入4s，后填入3d 的特例。
讨论：原子能量主要与主量子数 n 有关，一般是 n 越大能量越高，但也会受角量子数 l 的影响，因此属于小 n 的次壳层的能量不一定低，这将导致电子排布有一些特殊情况。
3. 磁量子数
决定电子绕核运动的角动量在外磁场中的（2l+1）种空间指向。影响原子在外磁场中的能量。电子角动量在外场分量
4. 自旋磁量子数
决定电子自旋角动量在外磁场中的两种指向，也影响原子在外磁场中的能量。
5. 总角动量量子数
壳层和支壳层
壳层：n相同的可能电子态构成一个壳层。
n＝1,2,3,…表示为 K, L, M, N, O, P,…
n壳层最多容纳的电子数为2n2
次壳层：( n相同)l 相同的可能电子态构成一个支壳层。
l＝0,1,2,…表示为 s , p, d, f, g, h,…
l支壳层最多容纳的电子数为 2(2l+1)
次壳层的电子排布称为电子组态，
例如:
氩( Ar, Z=18) 1s22s22p63s23p6。
综上所述, 基态原子的电子排布由两个原理决定：
(1) 能量最低原理；(2) 泡利不相容原理。
2 6 10 14（n=4）
s p d f (l=0,1,2,3)
原子中各壳层最多可容纳的电子数表
0 1 2 3 4 5 6
s p d f g h i
1 ,k
2 ,L
3 ,M
4 ,N
5 ,O
6 ,P
7 ,Q
2
2
2
6
8
2
6
10
18
2
6
10
14
32
2
6
10
14
18
50
2
6
10
14
18
22
72
2
6
10
14
18
22
26
98
原子的壳层：n相同的电子组成一个壳层。
原子的次壳层： 相同的电子组成一个次壳层。
2(2l+1)
1. 根据量子力学理论，氢原子中电子的角动量为
L= 当主量子数n=3时，电子角动量的可能取值为 。电子角动量在外场分量的可能取值为 。
l=0,1,2
当 一定, 可取 个值,
２、写出硼(B,Z=5)和銅（Cu,Z=29)等原子在基态时的
电子排布式。
解：
按“常规”从内到外排布为
2 6 10 14（n=4）
s p d f
其值越小，能级越低。
洪特规则：自旋平行向上能量最低，全满或半满最稳定
只有x2系数为零才能保证等式成立。由此得
由前式求出 a 代入后式可得

展开更多......

收起↑