原子物理學(xué)第五章

原子物理學(xué)第五章第一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)：氦的光譜和能級通過前幾章的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了單電子和具有一個價電子的原子光譜及其規(guī)律，同時對形成光譜的能級作了比較詳細的研究。弄清了光譜精細結(jié)構(gòu)以及能級雙層結(jié)構(gòu)的根本原因-電子的自旋。

通過前面的學(xué)習(xí)我們知道：堿金屬原子的原子模型可以描述為：原子實+一個價電子能級譜線上一頁下一頁第五章多電子原子:泡利原理首頁第二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

可見,價電子在堿金屬原子中起了十分重要的作用，它幾乎演了一場獨角戲多電子原子是指最外層有不止一個價電子，換句話說，舞臺上不是一個演員唱獨角戲，而是許多演員共演一臺戲，那么這時情形如何，原子的能級和光譜是什么樣的呢？這正是本章所要研究的問題。第一節(jié)：氦的光譜和能級第五章多電子原子:泡利原理能級譜線上一頁下一頁首頁第三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五我們知道堿金屬原子的光譜分為四個線系：主線系：銳線系：漫線系：基線系：實驗表明，氦原子的光譜也是由這些線系構(gòu)成的，與堿金屬原子光譜不同的是：氦原子光譜的上述四個線系都出現(xiàn)雙份，即兩個主線系，兩個銳線系等。1．譜線的特點能級譜線第一節(jié)：氦的光譜和能級第五章多電子原子:泡利原理上一頁下一頁首頁

第四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五實驗中發(fā)現(xiàn)這兩套譜線的結(jié)構(gòu)有明顯的差異，一套譜線由單線構(gòu)成，另一套譜線卻十分復(fù)雜。具體情況是：光譜：單線多線四個線系均由單譜線構(gòu)成主,銳線系由三條譜線構(gòu)成漫,基線系由六條譜線構(gòu)成第一節(jié)：氦的光譜和能級第五章多電子原子:泡利原理能級譜線上一頁下一頁首頁第五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五氦原子的光譜由兩套譜線構(gòu)成，一套是單層的，另一套是三層，這兩套能級之間沒有相互躍遷，它們各自內(nèi)部的躍遷便產(chǎn)生了兩套獨立的光譜。早先人們以為有兩種氦，把具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氦稱為正氦，而產(chǎn)生單線光譜的稱為仲氦；現(xiàn)在認識到只有一種氦，只是能級結(jié)構(gòu)分為兩套。？第一節(jié)：氦的光譜和能級第五章多電子原子:泡利原理能級譜線上一頁下一頁首頁第六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)：氦的光譜和能級第五章多電子原子:泡利原理能級譜線上一頁下一頁首頁第七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)：氦的光譜和能級第五章多電子原子:泡利原理能級譜線上一頁下一頁首頁第八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五什么原因使得氦原子的光譜分為兩套譜線呢？我們知道，原子光譜是原子在不同能級間躍遷產(chǎn)生的；根據(jù)氦光譜的上述特點，不難推測，其能級也分為單層結(jié)構(gòu):三層結(jié)構(gòu):S,P,D,F----仲氦S,P,D,F----正氦2．能級和能級圖兩套：能級譜線第一節(jié)：氦的光譜和能級第五章多電子原子:泡利原理上一頁下一頁首頁第九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五1）能級分為兩套，單層和三層能級間沒有躍遷；氦的基態(tài)是1s1s1S0；3．能級和能級圖的特點第一節(jié)：氦的光譜和能級第五章多電子原子:泡利原理能級譜線上一頁下一頁首頁第十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五4）1s2s1S0和1s2s3S1是氦的兩個亞穩(wěn)態(tài)；（不能躍遷到更低能級的狀態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài),當(dāng)原子處在亞穩(wěn)態(tài)時，必須將其激發(fā)到更高能，方可脫離此態(tài)回到基態(tài)）

2）狀態(tài)1s1s3S1不存在，且基態(tài)1s1s1S0和第一激發(fā)態(tài)1s1s3S1之間能差很大；3）所有的3S1態(tài)都是單層的；第一節(jié)：氦的光譜和能級第五章多電子原子:泡利原理能級譜線上一頁下一頁首頁第十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五的光譜都與氦有相同的線系結(jié)構(gòu)。5）一種電子態(tài)對應(yīng)于多種原子態(tài)。不僅氦的能級和光譜有上述特點，人們發(fā)現(xiàn)，元素周期表中第二族元素：Be(4)、Mg(12)、Ca(20)、Sr(38)、Ba(56)、Ra(88)、Zn(30)、Cd(48)、Hg(80)原子實+2個價電子。由此可見，能級和光譜的形成都是二個價電子各種相互作用引起的.即第一節(jié)：氦的光譜和能級第五章多電子原子:泡利原理能級譜線上一頁下一頁首頁第十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)：兩個電子的耦合1.定義：兩個價電子處在各種狀態(tài)的組合，稱電子組態(tài)。比如，氦的兩個電子都在1s態(tài)，那么氦的電子組態(tài)是1s1s；一個電子在1s，另一個到2s2p3s3d…,構(gòu)成激發(fā)態(tài)的電子組態(tài)。電子的組態(tài)對于氦,兩個電子的主量子數(shù)n都大于1，構(gòu)成高激發(fā)態(tài)，實驗上不容易觀測，它需要很高的能量激發(fā)。電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則第五章多電子原子:泡利原理上一頁下一頁首頁第十三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五2.電子組態(tài)與能級的對應(yīng)電子組態(tài)一般表示為n1l1n2l2

；組態(tài)的主量子數(shù)和角量子數(shù)不同，會引起能量的差異，比如1s1s

與1s2s對應(yīng)的能量不同；1s2s

與1s2p對應(yīng)的能量也不同。一般來說，主量子數(shù)不同，引起的能量差異會更大，主量子數(shù)相同，角量子數(shù)不同，引起的能量差異相對較小一些。同一電子組態(tài)可以有多種不同的能量，即一種電子組態(tài)可以與多種原子態(tài)相對應(yīng)。我們知道，一種原子態(tài)和能級圖上一個實實在在的能級相對應(yīng)。第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第十四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五2.電子組態(tài)與能級的對應(yīng)第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第十五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

在氦的第二族元素中，考慮自旋后，在一種電子組態(tài)n1l1n2l2

中，兩個價電子分別有各自的軌道和自旋運動，因此存在著多種相互作用，使得系統(tǒng)具有的能量可以有許多不同的可能值。而每一種能量的可能值都與一種原子態(tài)，即一個能級相對應(yīng)。我們說，這些原子態(tài)便是該電子組態(tài)可能的原子態(tài)。第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第十六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理上一頁下一頁首頁第十七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五在兩個價電子的情形中，每一個價電子都有它自己的軌道與自旋運動，因此情況比較復(fù)雜。設(shè)兩個價電子的軌道運動和自旋運動分別是l1,l2,s1,s2，則在兩個電子間可能的相互作用有六種：通常情況下，G5,G6比較弱，可以忽略，下面我們從原子的矢量模型出發(fā)對G1,G2和G3,G4分別進行討論。G1(s1,s2)G2(l1,l2),G3(l1,s1),G4(l2,s2),G5(l1,s2),G6(s2,l1)第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第十八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁

第十九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五1)兩個角動量耦合的一般法則:

正是上述法則合成的。則第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第二十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五2)總自旋，總軌道和總角動量的計算總自旋：其中:且

其中:故:其中:第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁

第二十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

其中

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁

第二十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

2s+1=1,3;分別對應(yīng)于單層能級和三層能級；這就是氦的能級和光譜分為兩套的原因。第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第二十三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五3)原子態(tài)及其狀態(tài)符號上面我們得到了整個原子的各種角動量(L,S,J)；從而得到各種不同的原子態(tài)，我們可以一般性地把原子態(tài)表示為:

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁

第二十四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五按照原子的矢量模型，

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第二十五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第二十六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五各種角動量的計算

則各種角動量的大小分別為：第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第二十七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第二十八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁

第二十九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

這就使得有些能級的躍遷是可能的，而有些躍遷又是不可能的。

電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理上一頁下一頁首頁第三十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五多電子原子的情形下，一種電子組態(tài)對應(yīng)多種原子態(tài)。總體來說，這時的選擇定則由兩部分構(gòu)成：一是判定哪些電子組態(tài)間可以發(fā)生躍遷；如果可以，那么又有哪些能級間可以發(fā)生躍遷。1.拉波特(Laporte)定則

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第三十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

前者描述的系統(tǒng)具有偶宇稱，后者描述的系統(tǒng)具有奇宇稱．孤立體系的宇稱不會從偶性變?yōu)槠嫘?，或作用相反的改變．如果波函?shù)經(jīng)過空間反演

宇稱守恒定律：第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第三十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五2)Laporte定則電子的躍遷只能發(fā)生在不同宇稱的狀態(tài)間，即只能是偶性到奇性．我們可以用下面的方法來判定某一情況下原子的奇偶性：將核外所有電子的角量子數(shù)相加，偶數(shù)對應(yīng)偶性態(tài)，奇數(shù)對應(yīng)，因此，Laporte定則表述為：

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第三十三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第三十四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五2．選擇定則

第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁第三十五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)：兩個電子的耦合第五章多電子原子:泡利原理電子的組態(tài)同一組態(tài)內(nèi)的相互作用選擇定則上一頁下一頁首頁有時單三可以躍遷第三十六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)：泡利原理

泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)第五章多電子原子:泡利原理上一頁下一頁首頁第三十七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

1925年，奧地利物理學(xué)家Pauli提出了不相容原理，回答了上述問題。揭示了微觀粒子遵從的一個重要規(guī)律。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第三十八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五泡利不相容原理的敘述及其應(yīng)用1．描述電子運動狀態(tài)的量子數(shù)主量子數(shù)n：n=1,2,3……

角量子數(shù)l

：

l=0,1,2…(n-1)軌道磁量子數(shù)ml：ml=0,±1…±l

第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第三十九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

比如總能量，角動量，軌道的空間取向，自旋的空間取向等物理量都可以由這組量子數(shù)確定。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第四十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五2．Pauli

原理的描述

Pauli原理更一般的描述是在費米子（自旋為半整數(shù)的粒子）組成的系統(tǒng)中不能有兩個或多個粒子處于完全相同的狀態(tài)。或者說，原子中的每一個狀態(tài)只能容納一個電子。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第四十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五3．Pauli

原理的應(yīng)用

1）He原子的基態(tài)第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第四十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

我們知道：電子是相互排斥的，空間距離越大，勢能越低，體系越穩(wěn)定。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第四十三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

即是S1和S2

同向的，否則不能得到S=1，可是它已經(jīng)違反了Pauli不相容原理。所以這個狀態(tài)是不存在的。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第四十四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五按照玻爾的觀點，原子的大小應(yīng)隨著原子序數(shù)Z的增大而變的越來越小。實際上由于Pauli原理的存在，限制了同一軌道上的電子數(shù)目，原子內(nèi)也不會存在狀態(tài)相同的兩個電子，隨著原子序數(shù)的增大，核對外層電子的吸引力增大。2）原子的大小第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第四十五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五這雖然使某些軌道半徑變小了，但同時軌道層次增加，以致原子的大小隨Z的變化并不明顯。正是Pauli原理限制了一個軌道上的電子的數(shù)目，否則，Z大的原子反而變小。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第四十六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五以上各點都可以用Pauli原理作出很好的解釋。3）加熱不能使金屬內(nèi)層電子獲得能量；4）核子之間沒有相互碰撞；5）構(gòu)成核子的夸克是有顏色區(qū)別的，又可引入色量子數(shù)。第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第四十七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五同科電子形成的原子態(tài)

n是主量子數(shù),L是角量子數(shù)，m是同科電子的個數(shù)；

1．定義泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理上一頁下一頁首頁

第四十八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五同科電子形成的原子態(tài)比非同科有相同L值的電子形成的原子態(tài)要少。

而非同科情況下，1s2s形成的原子態(tài)為第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第四十九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁

第五十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)：泡利原理第五章多電子原子:泡利原理泡利原理及其應(yīng)用同科電子形成的原子態(tài)上一頁下一頁首頁第五十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)：元素周期表

1869年,人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了62種元素,這些元素之間有什么規(guī)律性呢?這一年俄國科學(xué)家門捷列夫創(chuàng)立了元素周期說。他發(fā)現(xiàn)，把元素按原子量進行排列,元素的物理和化學(xué)性質(zhì)都表現(xiàn)出明顯的周期性。在作排列時,門捷列夫還發(fā)現(xiàn)有三處缺位,他預(yù)言了這幾種元素的存在以及它們的性質(zhì)。后來這些元素在實驗中先后被發(fā)現(xiàn)，它們分別是鈧(Sc)，鎵(Ga)和鍺(Ge)。殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項第五章多電子原子:泡利原理上一頁下一頁首頁第五十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五盡管元素性質(zhì)的周期性早在1869年就提出來了,但人們對此卻無法給出一個滿意的解釋，直到50年后的Bohr時代，才由Bohr給出了物理解釋。

1925年P(guān)auli提出不相容原理，人們這才深刻地認識到，元素性質(zhì)的周期性,是電子組態(tài)周期性的反映。下面我們從討論各”軌道”的電子容量入手,討論電子的填充次序以及能級相對高、低的一般規(guī)律。第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項上一頁下一頁首頁第五十三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項上一頁下一頁首頁第五十四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項上一頁下一頁首頁第五十五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五2．殼層與支殼層的表示主量子數(shù)相同的量子構(gòu)成一個殼層，同一殼層內(nèi)，相同L的電子構(gòu)成一個支殼層（一個殼層內(nèi)有幾個支殼層），殼層和支殼層表示為：

n1234567…殼層名稱KLMNOPQ…

L0123456…支殼層名稱spdfghi…第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項上一頁下一頁首頁第五十六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五3．殼層與支殼層中所能容納的最多電子數(shù)

第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項==上一頁下一頁首頁第五十七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五取19號元素K及類K離子進行研究，它們具有相同的結(jié)構(gòu)，即原子實（核與18個核外電子構(gòu)成）加1個價電子；不同的是核電荷數(shù)不同,K和類K離子的光譜項可表示為：即基本思想：第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項上一頁下一頁首頁第五十八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項上一頁下一頁首頁第五十九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五縱觀元素周期表中各元素核外電子的分布，我們發(fā)現(xiàn)電子在填充過程中遵循如下規(guī)律：1．原子核外電子數(shù)等于該原子的原子序數(shù)，各殼層和支殼層所能容納的最大電子數(shù)受上述規(guī)律制約。殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理上一頁下一頁首頁第六十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五

2．每個殼層的最大電子容量是：2、8、18、32、……；而各周期的元素依次是：2、8、8、18、……。可見兩者并不一致；這說明：某一殼層尚未填滿，電子會開始填一個新的殼層。

3．基態(tài)是原子能量最低狀態(tài)，因此，逐一增加電子時，被加電子要盡可能填在能量最低狀態(tài)。第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項上一頁下一頁首頁第六十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五第一周期2個元素，第二周期8個元素，電子填充很有規(guī)律。逐一增加電子時，從內(nèi)向外進行填充；第三周期一直到18號元素Ar為止，電子的填充都是從內(nèi)向外進行，到氬時3p支殼層被填滿，但3d支殼層還全空著，下一個元素的第19個電子是填3d還是填4s呢？我們看到，這個價電子放棄3d軌道。而進入4s軌道，從而開始了下一周期。這是由能量最小原理決定的，下面我們從定性和定量兩方面對此予以說明。殼層中電子數(shù)目電子填充規(guī)律各周期電殼子層構(gòu)造洪特定則朗德間隔定則原子基態(tài)光譜項第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理上一頁下一頁首頁第六十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期五1．定性說明

3d軌道是(n=3,L=2)圓軌道，沒有軌道貫穿和極化效應(yīng)，而4s軌道是很扁的橢圓軌道，軌道貫穿和原子實的極化都很厲害，以致于其能量下降而低于能級。2．定量分析通過等電子系光譜的比較，可以清楚地看到，第19號電子為什么放棄3d而進入4s軌道。第四節(jié)：元素周期表第五章多電子原子:泡利原理殼層中電子數(shù)目電子