原子结构理论

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1、电子在原子中的分布薛定谭方程(2007-12-1109:38:56)转载▼标签：人文/历史3.多电子原子的能级(1)鲍林原子轨道能级图薛定谒方程只能对单电子原子体系做出精确的解，而对于多电子原子來说，由于原子中各电子Z间的相互作用，当电子处在不同状态时，其能量不仅与主量子数”冇关，还与角量子数/冇关，其能量不能从薛定泻方程得到精确的解，只能借助于某些实验数据或做近似处理得到核外电『排布的基本规律。鲍林(L.Pauling)根据光谱实验的结果，捉出了多电子原子中原子轨道的近似能级图，图中的能级顺序是指价电子层中填入电子时各能级能量的相对高低。由图看出，多电子原了•的能级

2、不仅与主量子数”有关，还与角量子数/有关：当/相同时，n越大，则能级的能量越高，因此，E3d

3、质原因。(2)屏蔽效应在多电了原子中，一个电子不仅受到原子核的引力，还要受到其它电子的排斥力。例如Li原了•核带有三个正电荷，核外有三个电子，第一层有两个电子，第二层有一个电子，对于笫二层的这一个电子來说，除了受核对它的吸引力以外，还受到第一层两个电子对它的排斥力的作用，这种排斥力实际上相当于减弱了原了核对外层电子的吸引力，相当于使核的有效电荷数减少。我们把由于其它电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，使有效核电荷降低，消弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应。屏蔽效应与原子内电子的多少和电子所处的轨道冇关，内层电子对外层电子的屏蔽作用较大，

4、屯子越靠近原子核，它对外层电子屏蔽作用越大，同层电子屏蔽作用较小，外层电子对内层电子几乎没有屏蔽作用。（3）钻穿效应山电子云径向分布图可以看出，n值较大的电子在离核较远的区域出现的概率大，但在离核较近的区域也有概率较小的峰出现，这种外层电子钻到内层空间而靠近原子核的现象称为钻穿效应。钻穿效应主要农现在钻入内层的小峰上，峰的数目越多，钻穿效应越人。电子的钻穿效应和屏蔽效应是相互联系的，某电子的钻穿效应越强，貝被屏蔽的可能性就越小。能级交错现象可以用钻穿效应來解释。3.核外电子排布的原则我们讨论四个量子数、电子层、能级和轨道等概念，目的是为了掌握各种元素原子的核外电子的排

5、布，知道了各种原子的电子层结构，就冇利于理解各种元素及其化合物的性质。在讨论原子核外电子的排布时，首先要讨论一下根据光谱实验结果和对元索周期律的分析而得出的核外电犷排布的三个原则：（1）能量最低原理能量越低越稳定，这是口然界的一个普遍规律。原子中的电子也是如此，多电子原子在基态时，核外电子总是尽可能分布到能量绘低的轨道，这就称为能量授低原理。电子离原子核越近，能量越低。例如Is轨道的能量最低。（2）保里不相容原理1925年瑞士物理学家保里（Pauli）根据光谱实验的结果捉出一个假定：在同一个原了中没有阿个量了数完全相同的电子，或者说在同一个原子中没有运动状态完全相同的

6、电子。保里原理并不是从量子力学的基础上推导出來的，它只是一个假定，它适合于量子力学，并为实验所证实。（3）洪特规则洪特规则是洪特（Himd）根据大量光谱实验数据在1925年总结出来的规律：电子分布到能量相同的等价轨道时，总是尽先以自旋相同的方向，单独占据能量相同的轨道，或者说在等价轨道中自旋相同的单电子越多，体系的就越稳定。核外电子的排布需要注意的儿个问题：（1）核外电子排布正确的书写格式应该是按电子层由内到外逐层书写，例如，21号元素Sc,按照鲍林原子轨道能级图先得到如下排布式:ls^sV^s^p^d1,但应该重新排成is22s22p63s23p63d'4s2。（2

7、）原子失电子后便成为离子，原子失电子的先后顺序是：〃p,ws,S-l）d,"2）f,即最外层”p轨道上如果冇电子的话，应最先失去，仲电子全部失去后才失ns电子，余类推。所以，给Sc、Ti等原子填充电子时，按鲍林原子轨道能级图中能级的顺序，要先填4s轨道，后填3d轨道，但Sc、Ti等原子失电子时，是先失去4s电子，后失去3d电子。（3）核外电子排布的三原则只是-般规律，随着原子序数的増人，核外电子数目的増多，原子中电子Z间相互作用的増强，核外电子的排布更复杂，常出现例外情况，因此对某一具体元素原子的排布情况，还应尊重光谱实验结果，结合实验爭实加以判断。