53多电子原子的电子分布方式与周期系 在已发现的112种元素中,除氢以外,都属于 多电子原子。多电子原子除电子与核的作用势能外, 还存在电子之间的作用势能,因此使得多电子原子 体系的势能部分的表达非常复杂,现有的数学方法 还只能精确求解氢原子和类氢离子体系(核外只有 一个电子,如He等)的薛定谔方程。 多电子原子体系可以得到薛定谔方程的近似解,过 程十分复杂,本节只介绍其结果的应用。 2003-3-10 工程化学教研室
2003-3-10 工程化学教研室 26 5.3 多电子原子的电子分布方式与周期系 在已发现的112种元素中，除氢以外，都属于 多电子原子。多电子原子除电子与核的作用势能外， 还存在电子之间的作用势能，因此使得多电子原子 体系的势能部分的表达非常复杂，现有的数学方法 还只能精确求解氢原子和类氢离子体系（核外只有 一个电子，如He+等）的薛定谔方程。 多电子原子体系可以得到薛定谔方程的近似解，过 程十分复杂，本节只介绍其结果的应用
氢原子轨道的能量仅决定于主量子数n,各轨道 能量关系为 E<E 1S 2S--2P-3 在多电子原子中,轨道能量不仅与主量子数n有 关,还与角量子数l有关 一多电子原子轨道的能级 光谱实验结果归纳岀的多电子原子轨道能级高低规 律如下 角量子数l相同时,随着主量子数n值的增 大,轨道能量升高。 2003-3-10 工程化学教研室
2003-3-10 工程化学教研室 27 氢原子轨道的能量仅决定于主量子数n，各轨道 能量关系为 E1S＜E2S=E2P＜E3S=E3P=E3d＜…… 在多电子原子中，轨道能量不仅与主量子数n有 关，还与角量子数l有关。 一.多电子原子轨道的能级 光谱实验结果归纳出的多电子原子轨道能级高低规 律如下: ➢ 角量子数 l 相同时，随着主量子数 n 值的增 大，轨道能量升高
0时,E15<E5<E3s等。 1=1时,E2P<E3p<E4p 主量子数n相同时随着角量子数值的增大,轨 道能量也升高。例如,n=2,E25<E2p n=3 EC<E<E 3d 一般式Ens<E <E<E p n 着子数和角暑整部不甲时,有时出现能级交 E4s<E3d,E5s<E4等。 能级交错的原因:随原子序数增加,原子核对 电子的引力都增强,各电子亚层的能级都有下降 2003-3-10 工程化学教研室
2003-3-10 工程化学教研室 28 l =0 时，E1S＜E2S＜E3S等。 l =1 时，E2P＜E3P＜E4P , …… ➢ 主量子数 n 相同时，随着角量子数l值的增大，轨 道能量也升高。例如，n=2, E2S＜E2P; n=3, E3S＜E3P＜E3d 一般形式 Ens＜Enp＜End＜Enf 。 ➢ 当主量子数和角量子数都不同时，有时出现能级交 错现象。例如，在某些元素中 E4s＜E3d，E5s＜E4d等。 能级交错的原因： 随原子序数增加，原子核对 电子的引力都增强，各电子亚层的能级都有下降
由于电子之间相互作用的结果,使d、轨道能量下 降更大,因而在一些元素中产生能级交错。 7~20号元素: E<E 4s 3d 从Sc开始第4周期 元素的3d轨道能级 又低于45这说明: 3d过渡金属被氧化 时,4s轨道都先于 3d轨道失去电子. ---tesBd 5~38号 EEc<E 4d 2003-3-10 工程化学教研室
2003-3-10 工程化学教研室 29 由于电子之间相互作用的结果，使d、f轨道能量下 降更大，因而在一些元素中产生能级交错。 7～20号元素： E4s＜E3d 从Sc 开始, 第4周期 元素的3d 轨道能级 又低于4s.这说明: 3d 过渡金属被氧化 时,4s 轨道都先于 3d 轨道失去电子. 15～38号 E5S＜E4d
>能量最低原理 在不违背泡利原理的条件下,核外电子分布将尽 可能优先占据能级较低的轨道,使系统能量处于最低 多电子原子轨道能级:多电子原子中各轨道能量的 高低除与n和l值有关外,还与电子之间的相互作用 能有关,鲍林(L. Pauling)根据他对原子结构的研究 结果,提出了多电子原子轨道的能级高低顺序为 1s;2s,2p:3s,3p;4s,3d,4p;5s5,4d 5p:6s,4f,5d,6p;7s,5f灬。 2003-3-10 工程化学教研室 30
2003-3-10 工程化学教研室 30 ➢能量最低原理 在不违背泡利原理的条件下，核外电子分布将尽 可能优先占据能级较低的轨道，使系统能量处于最低。 多电子原子轨道能级：多电子原子中各轨道能量的 高低除与 n 和 l 值有关外，还与电子之间的相互作用 能有关，鲍林(L．Pauling)根据他对原子结构的研究 结果，提出了多电子原子轨道的能级高低顺序为： 1s；2s，2p；3s，3p；4s，3d，4p；5s，4d， 5p；6s，4f，5d，6p；7s， 5f ,…