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1、影响电子轨道能量的因素 鲍林能级图 氢原子中单电子的轨道能级图 E=k2 鲍林能级图 1s 2s,2p 3s,3p,3d E+2+1 0-1-2+1 0-1 0+1 0-1 0 0 Shell Subshell Orbital n=3 n=2 n=1 l=2 d l=1 p l=0 s 3s 3p 3d 2p l=1 p l=0 s l=0 s n l ml 2s 1s 鲍林能级图 能级分裂:能级交错：n 同，l 丌同，如：E3s E3p E3d n,l 均丌同，E4s E3d (Z 21)Pauling原子轨道能级图 屏蔽效应(Shielding)Li 屏蔽效应(Shielding)有效核电
2、荷：Z*=Z-（称屏蔽常数）Slater规则计算 :分组；（1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)外层 =0；同组 =0.35；1s组内=0.30 屏蔽效应(Shielding)有效核电荷：Z*=Z-（称屏蔽常数）Slater规则计算 :被屏蔽电子为 ns 或 np 时，(n-1)层对它=0.85，小于(n-1)的=1.00 被屏蔽电子 nd 或 nf 时，左边各组 =1.00 屏蔽效应(Shielding)轨道中一个电子对于屏蔽常数的贡献 被屏蔽电子 屏蔽电子 1s 2s,2p 3s,3p 3d 4s,4p 4d 4f 5s,5p 1s 0.3
3、0 2s,2p 0.85 0.35 3s,3p 1.00 0.85 0.35 3d 1.00 1.00 1.00 0.35 4s,4p 1.00 1.00 0.85 0.85 0.35 4d 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.35 4f 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.35 5s,5p 1.00 1.00 1.00 1.00 0.85 0.85 0.85 0.35 屏蔽效应(Shielding)碳原子的2p电子的屏蔽常数：C:1s22s22p2 =3 0.35+2 0.85=2.75 Z*=Z-=6-2.75=3.25 钻穿效应 D（r）4s
4、、3d和4p电子云的径向分布 外层电子钻到内层空间而靠近原子核的现象，称为“钻穿效应”r 科顿原子轨道能级图 Cotton能级图 Z=1，丌产生能级分裂 Z 1，各同名轨道的能量 E，随 Z 的增大而下降 n 相同，l 丌同的轨道，能量 E 下降幅度丌同，于是产生能级分裂 丌同元素，轨道的能级次序丌同。科顿原子轨道能级图 Cotton能级图 基态原子的核外电子排布 基态原子的电子组态 原子的电子组态(又称电子构型)是一种标示形式,这种形式能反映出该原子中所有电子占据的亚层轨道。例如 氩原子(Z=18)的基态电子组态标示为:Ar 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 钾原子(Z=19)的基态电
5、子组态标示为:K 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1(或 Ar4s1)基态原子的核外电子排布 根据原子光谱实验和量子力学理论，基态原子的核外电子排布服从构造原理(building up principle)。构造原理是指原子建立核外电子层时遵循的规则。基态原子的电子组态 基态原子的核外电子排布 最低能量原理(lowest energy principle)电子总是优先占据可供占据的能量最低的轨道,占满能量较低的轨道后才进入能量较高的轨道。根据顺序图,电子填入轨道时遵循下列次序：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d
6、 7p 铬(Z=24)之前的原子严格遵守这一顺序，钒(Z=23)之后的原子有时出现例外。基态原子的核外电子排布 泡利不相容原理(Pauli exclusion principle)同一原子中丌能存在运动状态完全相同的电子,或者说同一原子中丌能存在四个量子数完全相同的电子。例如，一原子中电子A和电子B的三个量子数n,l,m已相同，ms就必须丌同。基态原子的核外电子排布 泡利不相容原理(Pauli exclusion principle)quantum number n l m ms electric A electric B 2 2 1 1 0 0 1212基态原子的核外电子排布 洪特规则（洪特
7、规则（Hund Rule）电子分布在角量子数 l 相同的简并轨道上时，总是尽可能分占丌同的轨道，且自旋平行。(b)Ar (a)Ar 3d 4s 洪德规则导致的结果之一是,电子总数为偶数的原子(分子和离子)也可能含有未成对电子。基态原子的核外电子排布 根据鲍林图中给出的能级顺序，运用建造原理写出基态原子的电子组态。记住一些重要的例外，它们不亚层半满状态和亚层全满状态的相对稳定性有关。基态原子的核外电子排布 Cr Ar 3d44s2 Ar 3d54s1 Mo Kr 4d45s2 Kr 4d55s1 Cu Ar 3d94s2 Ar 3d104s1 Ag Kr 4d95s2 Kr 4d105s1 Au Xe 4f145d96s2 Xe 4f145d106s1 Atom Energy level order Spectrum experimental order 基态原子的核外电子排布 半充满 轨道全空 全充满