成都信息工程大学（成都信工学院）：《无机化学》课程教学资源（PPT课件）第七章 原子结构（2）

第七章原子结构(2) 四、多电子原子结构与元素周期律 1多电子原子轨道的能级次序 2屏蔽效应和钻穿效应 3核外电子排布与元素周期律 五、元素某些基本性质的周期性变化规律 1原子半径核离子半径 2电离能核亲合能 3电负性

第七章 原子结构（2） 四、多电子原子结构与元素周期律 1 多电子原子轨道的能级次序 2 屏蔽效应和钻穿效应 3 核外电子排布与元素周期律 五、元素某些基本性质的周期性变化规律 1 原子半径核离子半径 2 电离能核亲合能 3 电负性

四个量子数和电子运动状态 主量子数角量子数 磁量子数 自旋磁量子数 n 电子运动 取值取能级取/原子轨道 状态数 符号 取值符号 符号总数 0 01s1±1/2|个 2s 02s ±1/2↑ 02p ±1/2个 8 2 21 px 士1/21 士1 2 p ±1/2个 y l=0,1,2. (n-1);m=0,±1,±2, 参见(p127-128)

四个量子数和电子运动状态 主量子数 n 角量子数 l 磁量子数 m 自旋磁量子数 ms 电子运动 状态数 取值 取值 能级 符号 取值 原子轨道 取值 符号 符号 总数 1 0 1s 0 1s 1 ± 1/2  2 2 0 2s 0 2s 4 ± 1/2  8 1 2p 0 2pz ± 1/2  ± 1 2px ± 1/2  2py ± 1/2  l = 0, 1, 2, ……, (n-1); m = 0, ±1, ±2, ……, ±l 参见 (p127-128)

能层、能级、轨道 Shell Subshell Orbital 3s,3p,3d 回3d n=3 =0 2s,2p n=2 0 s n=1 =0 shells and subshells. Tie relation between shells, subshells, and orbital t w An orbital is specified by three quantum numbers orbitals are organized in summarized in Fig. 7.23

1s 2s, 2p 3s, 3p, 3d E 能层、能级、轨道

四、多电子原子结构 与元素周期律 轨道能量 (屏蔽效应、钻穿效应) 电子排布 ( Pauli原理、能量最低原理、Hund规则) 元素周期律 (原子半径、电离能、电子亲合能、电负性)

四、多电子原子结构 与元素周期律 • 轨道能量 (屏蔽效应、钻穿效应) • 电子排布 (Pauli 原理、能量最低原理、Hund规则) • 元素周期律 (原子半径、电离能、电子亲合能、电负性)

多电子原子轨道的能级次序 能级分裂: 4f 4s 4 3 n同,l不同 3s 2p 如:E3s<E3p<E3d 2s 2 能级交错: n,l均不同, E4s<E3d(Z<21) 1s

能级分裂 ： n 同，l 不同， 如：E3s  E3p  E3d 能级交错： n, l 均不同， E4s  E3d (Z  21) 多电子原子轨道的能级次序

吸引与排斥 Inner Attraction electron Outer electron Repulsion Nuclens FIGURE 7.27 An electron in an atom is simultaneously attracted to the nucleu and repelled by the other electrons The repulsion from the other electrons partially reduces the positive charge of the nucleus on the electre

吸引与排斥

屏蔽效应( Shielding):电子作为客体 有效核电荷:Ze=Z-σ(σ称屏蔽常数) Slater规则: (1)分组;(2)外层σ=0; (3)同组σ=0.35;(4)邻组σ=0.85(s,p),100(d,); (5)内组σ=085(sp),1.00d,f 「例]求碳原子的2p电子的屏蔽常数 C:Is2s2sp2o=3×0.35+2×0.85=275 Ze=Z-=6-2.75=3.25 能级除取决于主量子数n外,还与角量子数等有关

有效核电荷：Ze = Z -  （ 称屏蔽常数） Slater规则： (1) 分组；(2) 外层  = 0； (3) 同组  = 0.35；(4) 邻组  = 0.85 (s,p), 1.00(d,f)； (5) 内组  = 0.85 (s,p), 1.00(d,f) [例] 求碳原子的2p电子的屏蔽常数 C: 1s22s2 sp2  = 3  0.35 + 2  0.85 = 2.75 Ze = Z - = 6 - 2.75 = 3.25 能级除取决于主量子数 n 外，还与角量子数l 等有关。 屏蔽效应 (Shielding)：电子作为客体

有效核电荷 H HeL Be BCiNolrnenaMy 10 15 Atomic number Z

有效核电荷

钻穿效应( penetration):电子作为主体 n相同,l不同 2s 500元 l越小→在离核近的地方 发现的几率越大→受其他 电子的屏蔽越小→受核的 吸引越强 Distance from nucleus 能级分裂 Nucleus 能级序:s<p<d<f

n相同, l 不同 l 越小  在离核近的地方 发现的几率越大 受其他 电子的屏蔽越小 受核的 吸引越强 能级分裂 能级序：s < p < d < f 钻穿效应 (penetration)：电子作为主体

能级交错 4s K 4p Ca Sc Ti 4 19号,20号:EE3d sdps 25 50 75 100

能级交错 19号，20号: E4s E3d