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第六章 原子结构 第二节 多电子原子结构 一、多电子原子轨道能级 二、核外电子排布 第三节 元素周期律 电子云是电子在核外空间各处出现几率密度大小的形象化描述。几率密度 = |Ψ |2， |Ψ |2 的图象称为电子云。 因而用 Y 2( θ，φ ) － θ，φ 作图即得到电子云的角度分布图。其图形与原子轨道角度分布图相似，不同之处有两点： ① 由于Y ≤1，Y2 ≤Y （更小），所以电子云角度分布图瘦些。 ② 原子轨道角度分布有+、- 号之分，( Y 有正负号，代表波函数的对称性并不代表电荷)，电子云的角度分布图没有正负号。 （3）电子云的角度分布图 电子云常用小黑点的疏密程度表示。把占90～95％的几率分布用匡线匡起来，形成电子云的界面图，故也可用电子云的界面图来表示电子出现的几率分布。 注意：由于微观粒子具有波粒二象性，不仅其物理量是量子化的，而且从电子云概念可知，微观粒子在空间的分布还具有统计性规律。即电子虽不循着有形的轨道或途径运动但它在空间的分布总有一个几率或几率密度较大的范围。因此，尽管电子决不像宏观物体运动那样，呈现某种几何形状的轨道或途径。 （4）电子云径向分布图 ∵几率＝几率密度×体积 对1s电子，在离核距离为r，厚度为dr的薄球壳内出现的几率＝ ψ2 dV，而球面的面积A＝4Пr2，则球壳的体积dV＝ 4Пr2dr，如右 图所示。 所以电子在球壳内出现的几率＝ ψ2 4Пr2dr， 令D（r）＝ψ2 Пr2 ， 则D（r）叫做电子云的径向分布函数，它是r的函数。它表示电 子在核外空间出现的几率随r的变化情况。 ①径向分布函数： 以D(r)－r作图，如下图所示： ②径向分布函数图： （1）随n增大，电子离核平均距离增大，如1s2s3s, 2p3p4p （2）当n相同而l不同时，电子离核平均距离较接近，如3s,3p,3d相差不多。所以，通常把n相同的原子轨道合并一个电子层，把n、L都相同的原子轨道合并为一个电子亚层。 （3）电子云径向分布图中峰的数目为（n-1）。 一、多电子原子轨道能级 二、核外电子排布 ★ 什么叫屏蔽作用？在多电子原子中，核外电子不仅受到原子核的吸引，而且还受到电子间的相互排斥，这种由于电子间的相互排斥而使指定电子感受到的核电荷Z* （称为有效核电荷）减少的作用称为屏蔽效应。指定电子上的核电荷变为Z*=Z－σ， σ称为屏蔽常数。 1、屏蔽效应（Shielding effect） 屏蔽参数σ 的大小可由 Slater 规则决定，其内容如下： 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)… ◆ 位于被屏蔽电子右边的各组，s = 0 ◆ 1 s 轨道上的 2 个电子间 s = 0.30，n1 时，s = 0.35 ◆ 被屏蔽电子为 ns 或 np 时，(n-1) 层对它 s = 0.85 ，小于(n-1) 的s =1.00 ◆ 被屏蔽电子 nd 或 nf 时，左边各组 s =1.00 轨道的钻穿能力通常有如下顺序: n s n p n d n ，这意味着, 亚层轨道的电子云按同一顺序越来越远离原子核, 导致能级按E(ns) E(np） E(nd) E(nf ) 顺序分裂) 指外层电子向内层钻穿的效应称为钻穿效应。 2、穿钻效应 如果能级分裂的程度很大，就可能导致与临近电子层中的亚层能级发生交 错。例如，4s电子云径向分布图上除主峰外还有3个离核更近小峰，其钻穿程度如此之大，以致其能级处于3d亚层能级之下，发生交错。 核外电子分布三规则： 最低能量原理 Pauli不相容原理 Hund 规则 Pauling近似能级图 ◆ 泡利不相容原理(Pauli exclusion principle)： ◆ 最低能量原理(Aufbau 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。 同一原子中不能存在运动状态完全相同的电子, 或者说同一原子中不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就必须不同。 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