大学教材《无机及分析化学》PPT之04-原子结构.ppt

多电子体系： 电子不仅受原子核的作用，而且还受其余电子的作用，能量关系复杂。 多电子体系中， n和l共同决定能量。 1、鲍林近似能级图 Pauling ，美国著名的结构化学家，根据大量光谱实验数据和理论计算，提出了多电子原子的原子轨道近似能级图。 一、多电子原子的能级 鲍林简介 美国化学家。 1954年获诺贝尔化学奖。 1963年获诺贝尔和平奖。 对化学健本质提出独特的见解。首先提出化学键有混合特征，既有共价键又有离子键。 提出杂化轨道理论。 最早提出电负性概念，并用实验测定元素电负性的数值。 测定一批化合物的键长、键角。 发现氢键，并提出形成氢键的理论。 晚年致力于和平事业，反对生产毁灭性武器。有“和平老人”的美名。 指导过我国著名化学家唐有祺、卢嘉锡。 鲍林将所有的原子轨道，分成七个能级组 第一组 1s 第二组 2s 2p 第三组 3s 3p 第四组 4s 3d 4p 第五组 5s 4d 5p 第六组 6s 4f 5d 6p 第七组 7s 5f 6d 7p (1) 第一能级组只有1s，其余各能级组均以ns开始，np结束。 (2) 能级交错，并非按层排列。 (3) 鲍林近似能级图反映了多电子原子的原子轨道能量高低，不适合单电子体系（如H）。 (4) 按此能级图填充电子与光谱实验一致， 7个能级组对应元素周期表的7个周期。 (1) l相同，n越大，能级越高，如E1sE2sE3s，E2pE3pE4p (2) n相同，l越大，能级越高，如EnsEnpEndEnf… (3) n和l均不同，可能出现能级交错。如E4sE3d， E5sE4d，E6sE4fE5d 2、徐光宪的电子能级分组法 E= n + 0.7l，整数相同的为一能级组。 1s 1.0 2s 2p 2.0 2.7 3s 3p 3.0 3.7 4s 3d 4p 4.0 4.4 4.7 5s 4d 5p 5.0 5.4 5.7 6s 4f 5d 6p 6.0 6.1 6.4 6.7 7s 5f 6d 7p 7.0 7.1 7.4 7.7 一 二 三 四 五 六 七 二、屏蔽效应 研究最外层的一个电子 受到核的 的引力； 同时受到内层两个电子的（-2）的排斥。 实际上受到的引力不是+ 3 ，受到的斥力也不是- 2 ，很复杂。 由于电子间相互排斥，使指定电子受到的核电荷减少的作用称为屏蔽效应 。 看成一个整体，即被中和掉部分正电荷的原子核 因而可认为最外层的一个电子处在单电子体系中，将问题简化。 此时的核电荷不是Z，而变成了Z*（有效核电荷） 研究最外层的一个电子。 ? 为屏蔽常数 【?的计算】 Slater（斯莱特）规则 (1) 将原子中的电子分成如下几组 (1s) (2s, 2p) (3s, 3p) (3d) (4s, 4p) (4d) (4f) (5s, 5p) (2) 位于被屏蔽电子右边的各组电子，对被屏蔽电子的?＝0。外边电子无屏蔽 (3) 1s轨道电子之间?＝0.3，其余各组电子之间?＝0.35 (4) 被屏蔽电子为ns或np时，主量子数为(n-1)的各电子对它的?＝0.85，(n-2)及更小的各电子的?＝1。 (5) 被屏蔽电子为nd或nf时，位于它左边各组电子对它的?＝1。 例：Cu中其它电子对4s电子的?。 29Cu: (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)1 (1s)2 (2s2p)8 (3s3p)8 (3d)10 ?=1?2 +1?8 +0.85?8 + 0.85?10 【定性规律】 （1） 内层电子对外层电子的屏蔽较大，同层间较小。 （2） 外层对内层不考虑屏蔽作用。 （3） ?越大，屏蔽效应越大，有效核电荷越少，电子能量越高。 原子轨道能级中常出现能级交错，如3d不排在第三能级，而排在第四能级， E4sE3d，为什么？ 三、钻穿效应 4s的第一小峰钻到比3d离核更近处，能量降低许多。故E4sE3d ，出现能级交错。 由于外层电子钻到内部空间靠近原子核，回避其余电子对它的屏蔽作用，从而受到核的吸引增强、能量降低的现象称为钻穿效应。 【钻穿效应】 能量4s? 4p? 4d ? 4f ？ 主量子数（n）相同的原子轨道 ， l 越小时内层几率峰越多，钻穿效应越