核外电子的排布和元素周期律.ppt

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1、第二节核外电子的排布和元素周期系1一、屏蔽效应和钻穿效应（一）屏蔽效应1.屏蔽效应多电子原子中，其他电子对指定电子的排斥作用看作部分地抵消（或削弱）核电荷对该电子的吸引，即其他电子起到了部分地屏蔽核电荷对某电子的吸引力，而该电子只受到“有效核电荷”Z*的作用。2Z*=Z-：屏蔽常数，3换个角度考虑:将研究电子之外的原子其余部分,均视为原子核,则将复杂的多原子体系简化为单电子体系:说明:相当于内层电子抵消或中和掉部分正电荷,使被讨论的电子受核的吸引下降,离核更远,能量更高,即为内层电子对外层电子的屏蔽作用.

2、屏蔽效应越大,受屏蔽的电子的能量越高,是电子远离核的作用.4※不同电子所受的屏蔽作用不同.其大小与角量子数l有关:※l大的电子,受屏蔽大,能量高;※l小的电子,受屏蔽小,能量升高的幅度小.※对于运动状态不同的电子,或n相同,l不同的原子轨道,有:52.屏蔽常数的计算(Slater)规则：(1)分组：按以下次序(1s),(2s,2p),(3s,3p),(3d),(4s,4p),(4d),(4f),(5s,5p),(5d),(5f)(2)每一小组右边各组的电子对该组电子不产生屏蔽作用。6(3)在(ns,np)同组

3、中，每一个电子屏蔽同组电子为0.35，而1s组内的电子相互屏蔽0.30。(4)内层(n-1)层中每一个电子对外层(ns,np）上电子屏蔽为0.85。(5)更内层的(n-2)层中每一个电子对外层(ns,np)上电子屏蔽为1.00。7(6)当被屏蔽电子是(nd)组或(nf)组电子时，同组电子屏蔽为0.35，左边各组电子屏为1.00。在计算某原子中某个电子的值时，可将有关屏蔽电子对该电子的值相加而得。例：计算铝原子中其它电子对一个3P电子的值，其Z*=？解：按斯来特规则分组（1S）2（2S，2P）8（3S，3

4、P）38=0.35×2+0.85×8+1.00×2=9.50Z*=Z–=13–9.50=3.5思考题：1、分别计算Sc的一个3S电子和一个3d电子的值？2、试比较钾原子的最后一个电子填充在3d轨道和4S轨道上的能量。9（二）钻穿效应1.钻穿效应n相同，l不同的轨道，由于电子云径向分布不同，电子穿过内层到达核附近以回避其他电子屏蔽的能力不同，而使电子具有不同的能量，这种由于s，p，d，f轨道径向分布不同而引起的能量效应。（penetratingeffect)。10意义:电子钻入内部,靠近核的作用(使自身能

5、量下降)可以从径向分布函数图加以解释:11可以看出:l大的，钻穿效应小,远离核,能量升高。l大的,屏蔽效应大,远离核,能量升高。相反:l小的，钻穿效应大,靠近核,能量下降。l小的,屏蔽效应小,靠近核,能量下降.亦即:n相同,l小的电子,在离核近处,有小的12几率峰出现,相当于电子靠近核,受核作用强,同时回避了内层电子的屏蔽作用,自身能量下降.这种效应称为钻穿效应。可以用钻穿效应解释能级分裂,即同一能级组(n相同),l大的电子能量高,l小的电子可以钻入内部,自身能量降低,产生能级分裂。总之,屏蔽效应使电子的能量

6、上升,钻穿效应使电子能降低。13入内部,自身能量降低,产生能级分裂。总之,屏蔽效应使电子的能量上升,钻穿效应使电子能降低。※对于多电子原子体系,能量高低由什么因素决定?由n和l同时决定:※l相同,n大的能量高,即E2s

7、0.7X0=4　　　3+0.7X2=4.415所以,E3d>E4s此种现象在21号元素Sc的左右发生,称为能级交错(外层轨道的能量反而比内层轨道能量低的现象)可用径向分布图解释:162.能级交错：钻穿越深的电子对其他电子的屏蔽越大，使不同轨道上的电子能级发生变化，ns电子能量变的更低，nd,nf电子能量变的更高。从而引起能级上的交错。二、原子的价电子层结构17ⅠA0一11s1ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA21s2二345678910三1112ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB131415161718四192021222

8、324252627282930313233343536五373839404142434445464748495051525354六555657727374757677787980818283848586ns1~2(n-1)d1~9ns1~2ns2np1~6(n-1)d10ns1~2价层——价电子所在的亚层价层电子构型——指价层的电子分布式（1）基态原子的价层电子构型18基态原子外层电子填充顺序：→n