壳层模型

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壳层模型是模拟原子内结构的结构模型。
中文名
壳层模型
原    型
原子
性    质
模型
用    途
模拟原子内结构

壳层模型壳层模型

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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[1]  ,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、ms,四个量子数描述。这四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0,±1,±2,±3......±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、72。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。

壳层模型核外电子填充支壳层的顺序

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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。壳层模型可以相当好地解释大多数核基态的自旋和宇称,对核的基态磁矩也可得到与实验大致相符的结果;但对电四极矩的预计与实验值相差甚大,对核能级之间的跃迁速率的计算也大大低于实验值,这些不足导致了核的集体模型的诞生。
参考资料
词条标签:
理学