原子結構理論

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1、電子在原子中的分布薛定譚方程(2007-12-1109:38:56)轉載▼標簽：人文/歷史3.多電子原子的能級(1)鮑林原子軌道能級圖薛定謁方程只能對單電子原子體系做出精確的解，而對于多電子原子來說，由于原子中各電子Z間的相互作用，當電子處在不同狀態(tài)時，其能量不僅與主量子數(shù)”冇關，還與角量子數(shù)/冇關，其能量不能從薛定瀉方程得到精確的解，只能借助于某些實驗數(shù)據(jù)或做近似處理得到核外電『排布的基本規(guī)律。鮑林(L.Pauling)根據(jù)光譜實驗的結果，捉出了多電子原子中原子軌道的近似能級圖，圖中的能級順序是指價電子層中填入電子時各能級能量的相對高低。由圖看出，多電子原了?的能級

2、不僅與主量子數(shù)”有關，還與角量子數(shù)/有關：當/相同時，n越大，則能級的能量越高，因此，E3d

3、質(zhì)原因。(2)屏蔽效應在多電了原子中，一個電子不僅受到原子核的引力，還要受到其它電子的排斥力。例如Li原了?核帶有三個正電荷，核外有三個電子，第一層有兩個電子，第二層有一個電子，對于笫二層的這一個電子來說，除了受核對它的吸引力以外，還受到第一層兩個電子對它的排斥力的作用，這種排斥力實際上相當于減弱了原了核對外層電子的吸引力，相當于使核的有效電荷數(shù)減少。我們把由于其它電子對某一電子的排斥作用而抵消了一部分核電荷，使有效核電荷降低，消弱了核電荷對該電子的吸引，這種作用稱為屏蔽作用或屏蔽效應。屏蔽效應與原子內(nèi)電子的多少和電子所處的軌道冇關，內(nèi)層電子對外層電子的屏蔽作用較大，

4、屯子越靠近原子核，它對外層電子屏蔽作用越大，同層電子屏蔽作用較小，外層電子對內(nèi)層電子幾乎沒有屏蔽作用。（3）鉆穿效應山電子云徑向分布圖可以看出，n值較大的電子在離核較遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率大，但在離核較近的區(qū)域也有概率較小的峰出現(xiàn)，這種外層電子鉆到內(nèi)層空間而靠近原子核的現(xiàn)象稱為鉆穿效應。鉆穿效應主要農(nóng)現(xiàn)在鉆入內(nèi)層的小峰上，峰的數(shù)目越多，鉆穿效應越人。電子的鉆穿效應和屏蔽效應是相互聯(lián)系的，某電子的鉆穿效應越強，貝被屏蔽的可能性就越小。能級交錯現(xiàn)象可以用鉆穿效應來解釋。3.核外電子排布的原則我們討論四個量子數(shù)、電子層、能級和軌道等概念，目的是為了掌握各種元素原子的核外電子的排

5、布，知道了各種原子的電子層結構，就冇利于理解各種元素及其化合物的性質(zhì)。在討論原子核外電子的排布時，首先要討論一下根據(jù)光譜實驗結果和對元索周期律的分析而得出的核外電獷排布的三個原則：（1）能量最低原理能量越低越穩(wěn)定，這是口然界的一個普遍規(guī)律。原子中的電子也是如此，多電子原子在基態(tài)時，核外電子總是盡可能分布到能量繪低的軌道，這就稱為能量授低原理。電子離原子核越近，能量越低。例如Is軌道的能量最低。（2）保里不相容原理1925年瑞士物理學家保里（Pauli）根據(jù)光譜實驗的結果捉出一個假定：在同一個原了中沒有阿個量了數(shù)完全相同的電子，或者說在同一個原子中沒有運動狀態(tài)完全相同的

6、電子。保里原理并不是從量子力學的基礎上推導出來的，它只是一個假定，它適合于量子力學，并為實驗所證實。（3）洪特規(guī)則洪特規(guī)則是洪特（Himd）根據(jù)大量光譜實驗數(shù)據(jù)在1925年總結出來的規(guī)律：電子分布到能量相同的等價軌道時，總是盡先以自旋相同的方向，單獨占據(jù)能量相同的軌道，或者說在等價軌道中自旋相同的單電子越多，體系的就越穩(wěn)定。核外電子的排布需要注意的兒個問題：（1）核外電子排布正確的書寫格式應該是按電子層由內(nèi)到外逐層書寫，例如，21號元素Sc,按照鮑林原子軌道能級圖先得到如下排布式:ls^sV^s^p^d1,但應該重新排成is22s22p63s23p63d'4s2。（2

7、）原子失電子后便成為離子，原子失電子的先后順序是：〃p,ws,S-l）d,"2）f,即最外層”p軌道上如果冇電子的話，應最先失去，仲電子全部失去后才失ns電子，余類推。所以，給Sc、Ti等原子填充電子時，按鮑林原子軌道能級圖中能級的順序，要先填4s軌道，后填3d軌道，但Sc、Ti等原子失電子時，是先失去4s電子，后失去3d電子。（3）核外電子排布的三原則只是-般規(guī)律，隨著原子序數(shù)的増人，核外電子數(shù)目的増多，原子中電子Z間相互作用的増強，核外電子的排布更復雜，常出現(xiàn)例外情況，因此對某一具體元素原子的排布情況，還應尊重光譜實驗結果，結合實驗爭實加以判斷。