第7章原子结构3.ppt

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1、多电子原子的轨道能级中心场近似V=Z*：有效核电荷数其中一个重要结论:在多电子原子中，电子的运动状态也是由n,l,ml和ms四个量子数决定的，电子在由这四个量子数所决定的各运动状态上的空间分布特征完全和在单电子原子中一样。4.多电子原子的结构与周期律H2s电子电离能1s电子电离能原子光谱给出的氢、锂和钠的能级图4.2屏蔽效应和钻穿效应(其中Eh为哈特里能，即1a.u.)E=＝Z*----称为作用在电子上的有效核电荷和原子的核电荷数Z之间的关系为：Z*=Z-----称为屏蔽常数屏蔽效应:多电子原子中，电子之间的相互排斥部分抵消了原子核对电子的引力，其效果相当于核电荷被削弱。Sla

2、tor法则(半经验规则)1930美斯莱特(J.C.Slater)提出了估算屏蔽常数的半经验规则1.按量子数n和l的递增把多电子原子的原子轨道按如下的顺序分组：(1s)，(2s,2p)，(3s,3p)，(3d)，(4s,4p)，(4d)，(4f)，(5s,5p)2.处在右面的各轨道组内的电子对左面轨道组内的电子没有屏蔽作用，屏蔽系数为0，即＝0；3.同组电子，＝0.35。(1s)组内的电子，＝0.30。4.对(ns,np)电子，n1层电子,＝0.85；n2层及更深层电子,＝1.005.对(nd)或(nf)电子，左面(或内层)的其它电子，＝1.00。例Br：核电荷Z=35核外3

3、5个电子的排布:轨道符号1s2s2p3s3p3d4s4p电子数226261025分组：(1s)，(2s,2p)，(3s,3p)，(3d)，(4s,4p)Z*=(Z–)(1s)=0.30Z*=350.30=34.70(2s,2p)=70.35+20.85=4.15Z*=354.15=30.85(3s,3p)=70.35+80.85+21.00=11.25Z*=3511.25=23.75(3d)=90.35+181.00=21.15；Z*=3521.15=13.85(4s,4p)=60.35+180.85+101.00=27.40Z*=35-27.40=

4、7.60E(1s)==602.0a.u.E(2s,2p)==119.0a.u.E(3s,3p)==31.34a.u.E(3d)==10.66a.u.E(4s,4p)==2.11a.u.E=-（Z*2/2n2）Eh在计算各轨道能量时主量子数n也应用有效主量子数n*代替:主量子数n123456有效主量子数n*1233.74.04.2E(4s,4p)==2.11a.u.2s和2p电子向1s电子云的穿透钻穿效应（穿透作用）钻穿效应：外层轨道的电子穿过内层轨道进入近核区，导致外层轨道能量降低。氢原子电子的径向分布图在多电子原子中，角量子数l对原子轨道能量的影响起源于电子的径向

5、分布。原子序数小时，不会发生能级交错。原子序数大时，会发生能级交错，因为此时穿透效应比较明显。穿透能力：ns轨道>np轨道>nd轨道>nf轨道>...屏蔽常数：ns<np<nd<nf轨道能量：Ens

6、4s＜E3d,故第19个电子应占据4s轨道,∴元素K的电子组态[Ar]4s1.多电子原子的能级图原子序数在15-19中的原子发生能级交错现象，原因是4s电子的钻穿能力大于3d，使4s电子更接近原子核而使E4sE4s（Z=1519：P,S,Cl,Ar,K）E4d>E5s同样的轨道在不同的原子中，能量也是不一样的，总的趋势是Z增

7、加，E下降E=-Z*2Eh/(2n*2)Z*=Z原子轨道在能量上的这种变化特征最终决定了多电子原子的电子结构，即电子的排布。例1：氢原子或类氢原子（单电子离子：He+,Li2+,Be3+等），3s、3p和3d轨道上电子的能量是否相等？例2：在一个多电子原子中，具有下列各套量子数的电子中，能量最高的电子具有的量子数为：n=3,l=2,m=1,ms=1/2n=3,l=1,m=0,ms=-1/2n=3,l=1,m=1,m