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基本信息

  原子壳层结构

  atomic shell structure

  关于原子内电子排布的一种简化模型。

简介

  原子内带正电的密实部分集中于一个很小的核,带负电的电子分布于核外,中性原子的核外电子数等于原子序数Z。Z个电子在核外如何分布是物理学和化学感兴趣的问题。按照量子力学,原子内的电子可处于各种可能的定态,电子的运动状态由n、l、ml、ms4个量子数描述。这4个量子数的取值规则是主量子数取正整数1、2、3、4、5…;对于每个n,角量子数l可取0、1、2、…n-1,共n个值;对于每个l,磁量子数m可取-l、-l+1、…、l,共2l+1个值,自旋磁量子数ms取+1/2,或-1/2?。具有相同主量子数n的电子构成一个壳层,相同n按不同l又分为若干个支壳层,对应于l=0、1、2、…的支壳层分别用s、p、d、t表示。原子核外电子的排布遵从两条规律:①泡利不相容原理。原子内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。由此可确定原子内每个支壳层可容纳的电子数为2l+1个,每个壳层可容纳的电子数为2n2个,对于第1、2、3、4等壳层可容纳的电子数分别为2、8、18、32、50。②能量最低原理。电子尽可能先填充能量较低的状态,各状态能量高低的顺序可由经验规律n+0.7l值的大小加以判断。由此可以确定随着原子序数增大,核外电子填充支壳层的顺序是:

  1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f…电子的壳层排布与元素周期表一致,很好地说明元素的物理、化学性质周期性根源是原子内电子的壳层排布。

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