工科化学2章7 9.ppt

尚辅网 尚辅网 * * 尚辅网 ●能级交错 ns能级均低于(n-1)d，即n 大的亚层的能量反而比n值 小的能量为低的现象 ●能级组　七个 组内各能级能量差别不 大，组间能级的能量差 别较大。能级组的存在 是分为七个周期及各周 期应有元素数目的根本 原因 尚辅网 二、多电子原子核外电子的分布及周期律 （一）核外电子分布的三个原则 （l）能量最低原理（lowest energy principle） 　　电子在原子中总是尽可能处于能量最低状态。核外电子按近似能级图由低至高分布到各原子轨道（有例外） （2）泡利不相容原理（exclusion principle）（W.Pauli，1925） 同一个原子内没有四个量子数完全相同的电子。或，同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。或，任何一个原子轨道最多能容纳两个电子，且两电子自旋方向相反 推论　每个主量子数为n的轨道数等于n2，能容纳的电子数等于2n2——电子层最大容量原理 尚辅网 （3）洪特规则（Hund‘s rule ，1925） 在同一亚层的各个轨道（等价轨道）上，电子尽可能以自旋平行的方向分占不同的轨道 例，氮原子最外层2p轨道共3个电子，按洪特规则以如下分布 2s 　　 2px 　　 　 2py 　　　　 2pz 特例　等价轨道全满（p6，d10，f14）、半满（p3，d5， f7）或全空较稳定。例，29Cu外层为3d104s1，非3d94s2；24Cr为3d54s1，非3d44s2 尚辅网 （二）基态原子中电子的分布 ●例，写出溴原子(原子序数为35)的电子分布式 解：（1）写出原子轨道能级顺序——1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p （2）按三原则及特例排布电子。Br共有35个电子，直至排完为止：1s22s22p63s23p64s23d104p5 （3）将相同主量子数的各亚层按s,p,d的顺序整理得1s22s22p63s23p63d104s24p5，即得 Br元素原子的电子分布式 ? ●说明　 （1）常将内层电子分布式用前一周期稀有气体元素符号加括号（原子实）表示，只写价电子轨道式。例，Br写成[Ar]3d104s24p5，Fe写成[Ar]3d64s2 （2）有例外 尚辅网 *（二）屏蔽效应及有效核电荷数 多电子原子的复杂性：电子间相互作用的结果 ●屏蔽效应（screening effect）　多电子原子中其余电子抵消核电荷对指定电子的作用 ●屏蔽常数?（screening constant）　反映其余电子抵消核电电荷能力强弱的经验常数 ●有效核电荷数Z＊＝核电荷数Z－屏蔽常数? ●屏蔽常数?的近似计算规则 ①写出原子的电子分布式 ②将原子中的电子按如下分组 1s；2s,2p；3s,3p；3d；4s,4p；4d；4f；5s,5p；5d… ③内层电子对指定电子的屏蔽常数?数值规定如下 尚辅网 a、位于被屏蔽电子右边各组的电子，对被屏蔽电子的?＝0 b、1s轨道上的2个电子相互间?=0.3，其他同一轨道上其余电子对被屏蔽电子的?=0.35 c、(n-1)层轨道上每一个电子对被屏蔽的ns或np电子的?=0.85，(n-2)层轨道及其以内的每一个电子对n轨道电子的?=1.0 d、被屏蔽电子为nd或nf时，则位于它左边的每一个电子对它的?=1.0 ④将原子中其余电子对被屏蔽电子的屏蔽常数求和：??，即得其余电子对指定电子总的屏蔽常数?? 尚辅网 例1.2 试计算Ti原子中作用在4s和3d电子上的有效核电荷。 解：Ti原子序数Z=22，其电子分布式为1s22s22p63s23p63d24s2 （1）4s电子上的 ?? = 1?0.35+10?0.85+10?1.0=18.85 故在4s电子上的有效核电荷： Z*4s = Z-?? = 22-18.85=3.15 （2）3d电子上的 ?? = 1?0.35+18?1.0=18.35 在3d电子上的 Z*3d = Z-?? = 22-18.35=3.65 ? 尚辅网 ●结论　Z相同时，?越大，Z*越小，核对电子的吸引力越小，电子的能量就越高。故 （1）l相同，n越大，原子轨道的能量愈高 （2）n相同，l不同，则l越大，轨道能级越高。原子轨道能级顺序为 Ens Enp End Enf （3）当 n和l都不同时，例如 3d和4s的能级高低问题尚有争议。对于近似能级图中 E4sE3d，E5sE4d，E6sE4fE5d，就是能级交错现象 尚辅网 （三）简单基态阳离子中电子的分布 ●概况　阳离子的有效核电荷比原子的多，造成基态阳离子的轨道能级与基