原子结构

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量子力学原子模型电子云

原子结构

从卢瑟福散射到电子云,把原子内部每一层都讲透

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量子力学原子模型电子云

原子结构

从卢瑟福散射到电子云,把原子内部每一层都讲透

1第 1 页 · 原子结构

氢原子光谱——实验事实

上页说原子内部有结构,但没人能直接看到它。一个聪明的绕路:让原子自己「喊出来」——通电让它发光,再用棱镜拆开。结果不是彩虹,而是几条孤零零的亮线。

实验现象
氢气放电管发光,经棱镜分光后只看到几条孤立亮线,不是连续彩虹
Ångström 的测量
1862 年精确测出四条可见线波长:656.3 / 486.1 / 434.0 / 410.2 nm
Balmer 公式
1885 年给出经验公式,把四条线的波长精确装进一个表达式
更多系列与谜团
后续发现 Lyman 紫外、Paschen 红外系列;为何只发这几个波长?经典物理答不上
钢琴的离散琴键对应 →原子离散的光谱线

白光像所有键同时按下;原子只挑固定几个键弹,中间频率根本不响

λ=364.5n2n24 nm,n=3,4,5,\lambda = 364.5\cdot \frac{n^{2}}{n^{2}-4}\ \text{nm},\quad n=3,4,5,\dots
2第 2 页 · 氢原子光谱——实验事实

经典物理的两大困难

氢光谱的实验规律已经清清楚楚,但只要用经典物理去解释,立刻推出两个荒谬结果:黑体辐射的总能量发散到无穷大,原子在 10⁻¹¹ 秒内坍缩。

紫外灾难
瑞利-金斯公式 u∝ν² 在高频段给出无穷大能量密度,积分后总辐射功率发散,与实验矛盾
原子坍缩之谜
经典电磁学要求加速电荷辐射能量;电子绕核做加速运动,约 10⁻¹¹ 秒内螺旋坠毁
实验才是裁判
黑体服从普朗克公式、原子稳定存在——经典理论核心预言全部被推翻,必须引入能量量子化
卫星绕地球对应 →电子绕原子核

卫星不带电、无净加速电荷,不辐射;电子带电且加速,按经典理论必辐射,约 10⁻¹¹ 秒内'流干'坠毁

u(ν,T)=8πν2kBTc3ν(紫外灾难)P=e2a26πε0c3(加速辐射)u(\nu,T) = \dfrac{8\pi\nu^2 k_B T}{c^3} \xrightarrow{\nu\to\infty} \infty \quad\text{(紫外灾难)} \\ P = \dfrac{e^2 a^2}{6\pi\varepsilon_0 c^3} \quad\text{(加速辐射)}
3第 3 页 · 经典物理的两大困难

Bohr模型的三条基本假设

Bohr 用三条假设逐个破解经典物理的两大困境:先稳住电子,再给轨道编号,最后解释光谱线。

1
定态假设
电子只在特定轨道上运行,不向外辐射能量,保持稳定
2
量子化条件
角动量 L = nℏ,只能取离散值,轨道半径与能量随之离散
3
频率条件
轨道间跃迁时辐射或吸收光子,hν = |E末 − E初|
4第 4 页 · Bohr模型的三条基本假设

Bohr理论的成功预言

上页Bohr硬性规定"电子只能待在特定轨道"——这听起来很霸道。它到底管不管用?答案是:不仅管用,还漂亮地解释了氢原子光谱的全部规律,并预言了一个此前只能由实验拟合的常数。

光谱波长公式
1/λ = R_H(1/n₁² - 1/n₂²),n₁<n₂为正整数
里德伯常数
R_H≈1.097×10⁷ m⁻¹,由e、mₑ、h等基本常数算出
量子数n的意义
n标记电子能级,n₁是跃迁终态、n₂是初态
实验验证
完美解释Balmer、Lyman、Paschen等谱线系
钢琴琴键对应 →氢原子能级

钢琴只能敲出离散音高,氢原子只能辐射离散波长——都是量子化的

1λ=RH(1n121n22)\frac{1}{\lambda} = R_H \left(\frac{1}{n_1^2} - \frac{1}{n_2^2}\right)
5第 5 页 · Bohr理论的成功预言

Bohr模型的核心结论

从Bohr假设出发,看半径与能量如何被量子化——箭头即推导方向。

图解渲染中…
e1a₀≈0.053 nm,称Bohr半径,是n=1时电子轨道半径e213.6 eV是氢原子基态能量的绝对值,即电离能
6第 6 页 · Bohr模型的核心结论

Bohr模型的致命缺陷

氦光谱与塞曼效应,两个让Bohr模型破防的实验,分别暴露了「多电子」与「磁场方向」两个根本盲区。

氦原子光谱
  • 谱线远比氢复杂,无法用单一公式描述
  • Bohr公式仅适用单电子,忽略电子间排斥
  • 盲区:完全忽略电子-电子相互作用
  • 需用Hartree-Fock等多体方法处理电子关联
塞曼效应
  • 谱线在磁场中分裂多条,间距与场强成正比
  • Bohr仅能解释正常塞曼,反常塞曼束手无策
  • 盲区:未引入电子自旋与角动量空间量子化
  • 需引入自旋-轨道耦合与磁量子数
两案共同揭示:Bohr模型的有效边界止于「单电子 + 无外场」,多电子或外场必须升级到量子力学。
7第 7 页 · Bohr模型的致命缺陷

电子的波粒二象性

Bohr 模型虽然成功预言了氢光谱,却人为规定「电子在轨道上不辐射」——本质是把量子化硬塞进经典框架。真正的突破口,来自一个看似简单的实验。

单电子双缝实验
把电子一颗一颗发射过双缝,屏上逐渐显现明暗相间的干涉条纹
干涉意味着什么
干涉是「波」的标志性行为;单个粒子不可能与自己干涉
观察者效应
若在缝口装探测器确认电子走哪条缝,干涉条纹立刻消失
波粒二象性
电子既不是经典粒子,也不是经典波——它的表现取决于测量方式
盲人摸象对应 →电子的双重身份

摸到鼻子说像蛇、摸到腿说像柱子——摸到的都是大象的一部分;波和粒子也只是电子在不同实验下的不同侧面

λ=h/mvλ = h / mv
8第 8 页 · 电子的波粒二象性

德布罗意波长的物理意义

上页说到电子既是粒子又是波,那这个'波'到底是什么?一个电子、一颗子弹、一个人,只要在运动,就都对应一个波长——但为什么我们从没看见子弹绕到墙后?这就是我们今天要回答的问题。

物质波
任何有质量的运动物体都伴随一个波长,不只电子
德布罗意关系式
波长与动量成反比,动量越大波长越短
宏观波长极小
1克物体以1m/s运动,波长约10⁻³¹m,与原子尺度差十几个数量级
边界判据
当波长与物体自身尺度可比时,波动性才显现
海浪vs不同大小障碍对应 →波动性显现条件

障碍远大于波长→波绕不开;尺度与波长相当→显著绕射

λ=hp=hmv\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}
9第 9 页 · 德布罗意波长的物理意义

经典轨道 vs 电子云

Bohr 的轨道图像早已被证伪,但大脑总想画电子的轨迹——这正是必须打破的错觉。

经典轨道
  • 有确定轨迹,像行星绕太阳
  • 位置和动量可同时精确确定
  • 用半径 r 与速度 v 描述
  • 只能解释氢原子光谱
电子云
  • 无确定轨迹,只有概率分布
  • 位置和动量不能同时确定
  • 用波函数 ψ(r) 描述
  • 适用所有原子与化学键
必须抛弃轨道:位置与动量不可同时确定是量子本性,电子云才是正确图像。
10第 10 页 · 经典轨道 vs 电子云

薛定谔方程的物理图像

上一页我们看到电子以「概率云」的形式存在,云有特定的形状和离散的能级。这引出一个自然的问题:是什么方程在支配这个云的分布?答案就是薛定谔方程——量子力学最核心的方程。

核心地位
量子力学的基本方程,等同于经典力学里的牛顿第二定律
求解对象
方程求解得到波函数 ψ,描述电子的完整状态
概率诠释
|ψ|² 表示电子在空间各处出现的概率密度
天然量子化
能量取分立值是方程在束缚态边界下的自然结果
热传导方程对应 →薛定谔方程

都是偏微分方程,求解得到空间中的物理量场(温度场/概率云)

iψt=22m2ψ+Vψi\hbar \frac{\partial \psi}{\partial t} = -\frac{\hbar^2}{2m}\nabla^2 \psi + V\psi
11第 11 页 · 薛定谔方程的物理图像

氢原子的原子轨道形态

1s、2p、3d轨道的空间分布与符号含义

氢原子的原子轨道形态
1s、2p、3d轨道的空间分布与符号含义
12第 12 页 · 氢原子的原子轨道形态

原子轨道与电子云的含义

薛定谔方程给我们一个 ψ,但它是个抽象的复数,本身不可直接观测。那么 ψ 在物理上代表什么?「原子轨道」究竟是什么意思?

玻恩统计诠释
|ψ|² 是电子在空间各点出现的概率密度,是把抽象波函数对应到可观测量的桥梁。
轨道不是轨道
原子轨道是三维概率分布,不是电子走过的路径——中文译名引发的常见误解。
节面就是零概率区
|ψ|=0 的位置,测到电子的概率严格为零,如 2p 的角度节面、3s 的球形节面。
电子仍是粒子
「云」统计的是大量测量结果,单次测量仍只得到一个点——电子并未真的摊成糊。
长曝光拍摄飞虫对应 →|ψ|² 概率云

单张照片只看到虫的一个位置,叠加后的亮区对应 |ψ|² 概率密度

P(r)=ψ(r)2P(\vec r)=|\psi(\vec r)|^2
13第 13 页 · 原子轨道与电子云的含义

主量子数n

氢原子光谱里那些谱线的能量差,骨子里都是同一个数字 n 在决定。n 是什么?它怎么决定了电子的层、能量和远近距离?

电子层归属
n=1,2,3…依次对应 K,L,M,N…层,决定电子所在的电子层
氢原子能量
Eₙ=-13.6/n² eV,n 越大能量越高,越接近 0(电离限)
轨道尺度
平均半径 ⟨r⟩∝n²,n 越大电子云向外铺得越开
多电子边界
多电子原子中 n 只定能量主项,l 还贡献一份(屏蔽与钻穿)
楼房层号对应 →主量子数 n

楼层先定离地高度,但同层不同户型(l)能量仍有差别——n 是主框架而非全部

En=13.6 eVn2E_n = -\dfrac{13.6\text{ eV}}{n^2}
14第 14 页 · 主量子数n

角量子数l

主量子数n决定了电子的'能量楼层'。但同一楼层里还有不同的'房型'——有的电子云是球形,有的像哑铃,有的像四叶草。区分它们的,就是角量子数l。

取值范围
l = 0, 1, 2, ..., n-1,共 n 个取值
轨道角动量
|L| = √(l(l+1)) ℏ,由角动量本征方程得出
光谱符号
l=0→s,1→p,2→d,3→f,4→g…
决定轨道形状
s球形、p哑铃形、d四叶草形、f更复杂
受n约束
n固定时l最大为n-1,如n=2时只有s和p
鼓面振动模式对应 →原子轨道形状

基频像s一个鼓包,第一泛音像p两个鼓包,第二泛音像d四个鼓包

L2=l(l+1)2L^2 = l(l+1)\hbar^2
15第 15 页 · 角量子数l

磁量子数m

角量子数 l 描述角动量大小和轨道形状;选定空间中的 z 轴后,角动量在该方向上的投影由磁量子数 m 描述。

m的取值范围
m只能取−l到+l的整数,共2l+1个
角动量投影
选定z轴后,L_z=mℏ,只能取离散值
空间取向
同一l下,不同m对应不同球谐函数和角分布
能量简并
氢原子中同一n、l下,不同m的能量仍相同
量子边界
m量化的是L_z投影,不是经典轨道的固定倾角
电梯的楼层按钮对应 →m_l的允许投影

每个m像可按的一层,给出L_z的一个允许值;它不是经典轨道倾角

m=l,l+1,,l,Lz=mm=-l,-l+1,\ldots,l,\qquad L_z=m\hbar
16第 16 页 · 磁量子数m

自旋量子数ms

前三个量子数 n、l、m 描述了电子「在哪、轨道是什么形状、轨道朝哪个方向」——这些都属于轨道层面的「外禀」信息。但电子本身呢?它有没有什么不依赖轨道的内在属性?

取值仅 ±1/2
只有两种离散取值,常称「自旋向上」与「自旋向下」;不允许介于二者之间
内禀属性,非真实转动
电子没有可测的「大小」,并非真在旋转;纯量子力学属性,没有经典图像
自旋磁矩 g≈2 反常
自旋伴随磁矩,朗德 g 因子≈2(Dirac 方程预言),而非经典预期的 1
泡利不相容原理
同一轨道(n,l,m 相同)至多容纳 2 个电子,自旋必须相反,奠定周期表结构
地球公转 + 自转对应 →电子轨道运动 + 自旋

公转对应 n/l/m;自转对应 ms;但地球真在转,电子「自旋」只是历史遗留的名字

ms=±12m_s = \pm\frac{1}{2}
17第 17 页 · 自旋量子数ms

四个量子数的取值规则总表

沿箭头读:n 决定 l 的范围,l 决定 m 的范围,ms 独立于前三者。

图解渲染中…
n主量子数:电子层与能级,n=1,2,3…l角量子数:轨道形状 s/p/d/fm磁量子数:轨道在空间的方向ms自旋量子数:电子自旋向上或向下
18第 18 页 · 四个量子数的取值规则总表

原子轨道能级顺序图

从两个量子数到排序规则,再到 4s 与 3d 的实际比较,最后揭示能级交错的物理本质。

图解渲染中…
a3n+l 称为能级组数,决定多电子原子中轨道能量的主序a9s 轨道电子云在近核处有非零概率,穿透内层屏蔽,更靠近核 → 能量更低
19第 19 页 · 原子轨道能级顺序图

电子排布的三条黄金法则

三条法则决定电子怎么住进原子,每条都不可或缺。

1
能量最低
电子优先填入低能级轨道,让原子整体能量降到最低
2
泡利互斥
同一轨道最多容纳两电子,且自旋方向必须相反
3
洪特规则
等能轨道上电子先各占一间,自旋方向保持平行
20第 20 页 · 电子排布的三条黄金法则

电子排布的具体实例分析

上页我们学了泡利、洪特、能量最低三条规则。现在把它们放进真实原子里——从碳到氪,看p轨道电子怎么一格一格填进来。

碳到氖:2p轨道填充
6个电子依次填入三个2p轨道,p²→p³→p⁴→p⁵→p⁶完整经历
p³半满最稳定
氮的三个2p电子各占一个轨道,自旋方向相同,符合洪特规则
p⁴起开始配对
氧之后第四个电子必须挤进已有轨道,自旋与先来者反平行
3p填完绕道3d
Na到Ar填满3p,K和Ca后电子先填3d十个轨道,再回到4p
氪:4p⁶全满收官
与氖同构,所有可能的量子态被穷尽,稀有气体稳定构型
公交车上找座位对应 →p轨道电子的填充行为

乘客上车先挑空座各占一排,半满最宽松;再来人被迫并排坐,自旋方向必须相反

21第 21 页 · 电子排布的具体实例分析

特殊电子排布:铜铬等

按能级顺序,铬应当 3d⁴4s²、铜应当 3d⁹4s²。实验却给铬 3d⁵4s¹、铜 3d¹⁰4s¹——都让一个 4s 电子去 3d,凑成半满或全满。为什么?

半满与全满更稳定
d 轨道半充满(d⁵)和全充满(d¹⁰)的对称性最高、能量更低,电子排布优先凑这两种状态
铬:3d⁵4s¹
期望 [Ar]3d⁴4s²,实际 [Ar]3d⁵4s¹——一个 4s 电子转入 3d,凑成 d 轨道半满
铜:3d¹⁰4s¹
期望 [Ar]3d⁹4s²,实际 [Ar]3d¹⁰4s¹——一个 4s 电子转入 3d,凑成 d 轨道全满
原因在交换能
自旋平行电子数越多,交换能贡献越大,整体能量越低,半满 5 个、全满 10 个正是平行电子数的两个极值
其他过渡金属类似
Mo([Kr]4d⁵5s¹)、Ag([Kr]4d¹⁰5s¹)、Au([Xe]5d¹⁰6s¹)同理,期中必背的是 Cr 和 Cu
电影院选座对应 →半满/全满更稳定

按规则先坐前排(4s),但后排(3d)凑成 5 或 10 个对称位置时整体最舒服——于是从 4s 挪一个过去

22第 22 页 · 特殊电子排布:铜铬等

屏蔽效应与有效核电荷

上页我们把电子一个个排进轨道。可外层电子真的感受到完整的核电荷 Z 吗?答案:被内层电子削弱了。

屏蔽效应
内层电子对外层电子产生排斥,部分抵消核吸引
有效核电荷 Z*
外层电子实际感受到的等效核电荷,定义为 Z*=Z−σ
Slater 屏蔽规则
同层电子屏蔽≈0.35,(n−1)层≈0.85,更内层≈1.00
穿透效应
s、p电子穿透强,被屏蔽少;d、f电子被屏蔽多
明星被保镖围着对应 →核电荷被内层电子屏蔽

粉丝(外层电子)感受到的魅力 = 真实魅力 − 保镖遮挡

Z=ZσZ^* = Z - \sigma
23第 23 页 · 屏蔽效应与有效核电荷

Z*的计算方法

从Z和电子排布出发,沿流程逐步应用斯莱特屏蔽系数,最终求出有效核电荷Z*。

图解渲染中…
B1分组:(1s)|(2s,2p)|(3s,3p)|(3d)|(4s,4p)|…D11s同组例外:贡献0.30而非0.35D4nd/nf电子同组不屏蔽,σ=0G1Z*越大,电子受核吸引越强
24第 24 页 · Z*的计算方法

屏蔽效应与能级交错

沿箭头看因果链:从屏蔽效应经穿透、Z*差异到填充顺序,理解4s为何先于3d、4f为何更晚出现。

图解渲染中…
c14s径向分布有内峰,能钻到内层s电子云内部c23d主峰在n=3壳层外侧,被3s3p完全屏蔽c34f角分布复杂,几乎不向近核区渗透f1填充顺序不按n递增,而是按n+l规则排列
25第 25 页 · 屏蔽效应与能级交错

周期与电子层的关系

上一节我们看到 4s 比 3d 先填——能级是交错的。但周期表的行数并未乱:每一行依然对应一个固定的层。这背后的对应规则是什么?

周期数 = 最大主量子数 n
元素所在周期由电子占据的最高 n 值决定,与填充顺序无关
能级交错不改变归属
4s 先填,但钾钙仍属第四周期,因为最大 n=4 而非 3
化学性质由最外层决定
同行元素最外层电子构型相似,故化学性质相近
边界:内层填充仍属同周期
过渡元素填 (n-1)d、镧锕系填 (n-2)f,周期仍按最大 n 算
公寓楼的总层数对应 →周期数由最大 n 决定

住户(电子)按户型(能量)选楼层入住,但楼盖了多高(周期)看最高层

26第 26 页 · 周期与电子层的关系

族与价层电子的关系

从上向下看:原子电子排布→分析价层→按副层分流,sp 区细分到主族与 0 族,d 区归副族。

图解渲染中…
Fnp 电子数指 p 轨道填充的电子数,满壳为 6J(n-1)d 表示次外层 d 轨道参与价层Kns、d、f 三个副层同时参与价层构建
27第 27 页 · 族与价层电子的关系

s、p、d、f区的划分

从决策点出发看分区逻辑:先判最后电子填入哪种轨道,再看该区对应哪些族。

图解渲染中…
B读原子电子排布式,看最末一个电子填入哪种轨道E(n-1)d表示比最外ns低一能层的d轨道F(n-2)f表示比ns低两能层的f轨道N镧系和锕系共28个f区元素
28第 28 页 · s、p、d、f区的划分

原子半径的周期变化

沿着上一页的 s、p、d、f 区横向看周期表:有效核电荷增大,会把同一层的电子云怎样拉动?到最右列,数值为何又突然变大?

同周期先减
核电荷逐个增加,Z*通常上升;同一电子层被更强地拉向原子核。
末端表观增
稀有气体常用范德华半径,与金属、共价半径口径不同,数值突然变大。
同族向下增
新增电子层使电子云整体外移,这一影响通常超过内层电子的屏蔽。
少数同族倒置
d区填充与镧系收缩可部分抵消一般趋势,使半径顺序不再严格单调。
同一楼层,中心拉力递增对应 →同周期有效核电荷增大

楼层对应主层;电子仍在这一层,新增核电荷带来更强向内拉力。末端改换测量口径,曲线便表观跳升。

Zeff=ZSZ_{\mathrm{eff}}=Z-S
29第 29 页 · 原子半径的周期变化

电离能的周期变化规律

沿箭头读:原子逐级失电子,IE由小到大,出现突跃即跨入新层。

图解渲染中…
C首失价层电子,IE较小,如Na IE₁=496F由价层跨入内层,IE骤增约10倍以上I每跨入更深一层都出现一次突跃
30第 30 页 · 电离能的周期变化规律

电子亲和力的变化趋势

上页把电子拿走看电离能,本页反过来——原子主动抓一个外来电子会放出多少能量,这就是电子亲和力。粗略规律是同周期从左到右增大,但有一个反直觉的著名反例。

一般趋势
同周期从左到右递增,同族大致从上到下递减
反常事实
F的EA约328 kJ/mol,反而低于Cl的349 kJ/mol
2p过于紧凑
F的2p轨道小且密集,第6个电子进入后电子间排斥极强
3p空间充足
Cl的3p轨道更弥散,额外电子有立足之地,排斥弱得多
快满的小电梯硬挤进一人对应 →F的2p轨道再接纳第6个电子

空间越紧凑,挤入越痛苦;Cl的3p相当于宽敞电梯,加入者更舒展

31第 31 页 · 电子亲和力的变化趋势

电负性的概念与应用

上回说到电子亲和能——一个原子单独「吃进」电子释放的能量。可化学键里通常是一对原子在抢电子,谁更狠?得有个较量中的标度。

电负性的定义
原子在化学键中争夺共用电子的能力,不是孤立原子的性质
两大标度对比
Pauling基于键能实验;Mulliken=(电离能+电子亲和能)/2
周期变化规律
同周期从左到右增大;同族从上到下减小;F最大(3.98),Cs最小(0.79)
判断键的极性
Δχ>1.7倾向离子键;0.5-1.7极性共价;<0.5非极性共价
适用范围边界
电负性只对成键原子有意义;稀有气体常不参与比较
两人争夺一件物品对应 →两原子抢共用电子

电负性大的一方把电子云拽得更近,键的「重心」偏向它

χM=IE+EA2\chi_{M}=\frac{IE+EA}{2}
32第 32 页 · 电负性的概念与应用

原子结构对周期律的统一解释

从结构出发,所有周期律性质都源于同一根源——电子排布与有效核电荷。

图解渲染中…
EZ*是外层电子实际感受到的核吸引D最外层电子决定元素的化学行为
33第 33 页 · 原子结构对周期律的统一解释

周期表的价值与局限

前面我们用电子排布解释了周期性。但反过来问:没有这些理论之前,门捷列夫凭什么做出周期表?他预言得极准,但也留下了根本性的难题。

预言的胜利
为未知元素留空格——Ga、Sc、Ge 后来被发现,性质几乎完全吻合
经验的本质
按原子量排序、相似归族,是规律总结而非机制解释
周期性的谜
为何每 8(或 18)个元素性质就重复?经典物理完全无法回答
等待理论的拼图
周期表是「地图」,原子结构才是「地形成因」
林奈的植物分类法对应 →门捷列夫的元素周期表

都按外在特征分类,极其实用,但当时无人能解释「为何如此分类」

34第 34 页 · 周期表的价值与局限

单元自测

点击作答

根据量子力学,原子轨道(orbital)的本质是什么?

35第 35 页 · 单元自测

课后思考

先自己琢磨,再对照参考答案看思路是否对路。

1Bohr模型为什么要人为假设角动量量子化?经典电磁学里有什么线索预示了这一点?

参考答案回看经典电磁学:加速运动的电子会辐射能量并坍缩,必须有额外约束才能稳定。量子化是对应原理的要求,h→0时经典结论自然恢复。

2已知电子的四个量子数,能确定哪些信息?又有什么是确定不了的?

参考答案能确定:能层(由n+l判断)、轨道形状(l)、空间取向(m)、自旋方向(ms)。不能确定:电子某一时刻的精确位置和动量——这是测不准原理。

3如果未来合成出第8周期超重元素,s、p、d、f区的划分还能维持吗?

参考答案很可能部分失效。相对论效应使内层s轨道收缩、d和f能级下降;现有能级交错规则依赖非相对论近似,预言第8周期可能出现异常排布。

36第 36 页 · 课后思考

原子结构知识图谱

  • 从经典轨道到量子云,物理图像发生根本转变
  • 四个量子数完整描述电子态,决定轨道形状与能级
  • 屏蔽效应与有效核电荷统一解释周期律
  • 电子排布遵循能量最低、泡利不相容与洪特规则
  • 周期表是电子构型在宏观尺度上的规律投射
延伸主题:分子结构与化学键理论多电子原子的精细光谱原子核与同位素
37第 37 页 · 原子结构知识图谱
原子结构 · 知识图解