岩土工程师备考资料：多电子原子的能级

　　多电子原子的能级

　　(一)屏蔽效应：在多电子原子中其余电子抵消核电荷对指定电子的作用叫做屏蔽效应。

　　屏蔽效应规律：(1)外层电子对内层电子不起屏蔽作用(2)同层电子互相间也有屏蔽作用，但小于内层对外层(3)离核越近的电子对外层电子屏蔽效应越大。

　　—般地说：(1)当n不同，L相同时，n越大，能量越高，如：E(1s)

　　(2)当n相同，L不同时，L越大，能量则越高，例如：E(3s)

　　(二)钻穿效应：

　　在多电子原子中，每个电子既对其他电子起屏蔽作用，又被其他电子所屏蔽;某个电子被屏蔽的多少，除与其他电子的数目和状态有关外，也与该电子本身所处的状态(n和L)有关，特别是与该电子在核附近出现的几率大小有关，一般来说，在原子核附近出现几率较大的电子，可以较多地回避其他电子的屏蔽作用，直接受到较大有效核电荷的吸引，因而能量较低，在原子核附近出现几率较小的电子，被屏蔽得较多，因而能量较高，这种由于外层电子钻到内层，使它更靠近原子核，更易回避其他电子的屏蔽，因而能量更低的现象，叫做电子的钻穿效应。所以总的看来，ns、np、，nd各电子分层离核的平均距离都差不多，但由于它们的电子云径向分布的特点各不相同，因而ns电子在离核更近的区域内出现的总几率要比np电子大，nd,nf则更少些，所以钻穿效应强的顺序为：ns>np>nd>nf

　　而它们的能级则正好相反。

　　钻穿效应不仅能解释n相同，L不同时轨道能量的高低，而且可解释n和L都不相同时，有的轨道发生的能级次序交错现象。

　　如：E4s3d4p，E5s4d5p, E6s4f5d6p

　　象这种主量子数较大的某些亚层能量，反而比主量子数较小的某些亚层能量低的现象，叫做能级交错现象。

　　4、核外电子排布原理和电子排布

　　电子排布的“三原理”，这三个基本原理是能量最低原理，保里不相容原理和洪特规则。

　　(一)能量最低原理：就是电子在原子轨道上的分布，要尽可能的使电子的能量为最低，这就是说，电子首先填充l s轨道，然后接近似能级图的次序向较高能级填充。

　　(二)保里不相容原理：每个原子轨道至多只能容纳两个电子，而且这两个电子自旋方向必须相反，或者是说，在同一个原子中，不可能有两个电子处于完全相同的状态，即描写原子中电子所处状态的四个量子数(n，L，m，ms)不可能有两个电子具有一组完全相同的数值。

　　(三)洪特规则：

　　在能量相等的轨道(也称等价轨道或简并轨道)如3个p轨道，5个d轨道，7个f轨道上分布的电子，将尽可能分占不同的轨道，而且自旋的方向相同。

　　例1 氮(N)原子中3个p电子是分布在3个p轨道上，并具有相同的自旋方向作为洪特规则的特例，等价轨道全充满，半充满或全空的状态一般比较稳定，也就是说，具有下列电子层结构的原子是比较稳定的。

　　全充满：p6、d10、f14，半充满：p3、d5、f7，全空：p0、d0、f0

　　(四)核外电子排布：在确定电子层结构中，有些特殊情况要注意：

　　K、Ca原子，E 3d>E4s，因此电子先填充4s，然后再填充到3d上去，再排4p。同样，后面的能级图，也应先排能量低的如5 s一4d一5p，6s一4f一5d一6p。

　　K，19： 1s22s22p63s23p64s1

　　另外，两个特殊的：Cu：29，1s22s22p63s23p63d104s1

　　Cr：24, 1s22s22p63s23p63d54s1

　　(五)元素周期表的划分

　　(1)周期：元素所在的周期数等于该元素原子的电子层数，即第1周期元素原子有一个电子层，主量子数n=1，第3周期有三个电子层，最外层主量子数n=3，因此，这种关系表示为：周期数=最外电子层的主量子数n。

　　另外：各周期元素的数目等于相应能级组中原子轨道所容纳的电子数。

　　例2

　　周期数 元素数目 相应能级组中原子轨道 电子最大容量

　　1 2 1 s 2

　　2 8 2 s2p 8

　　3 8 3s3p 8

　　4 18 4s3d4p 18

　　5 18 5 s4d5p 18

　　6 32 6s4f5d6p 32

　　7 20 7 s5f6d7p 未满

　　(2)族：

　　主族元素的族数=原子最外电子层的电子数(ns+np)主族元素最高氧化数恰好等于原子最外电子层上的电子数目。

　　副族元素的族数=(n-1)d+ns的电子数

　　(3) 区的划分：

　　s区：最外电子层结构是s1和s2，包括I A族碱金属和ⅡA族碱土金属。

　　p区：包括电子层结构从 s2p1 —s2p6的元素，即ⅢA一ⅦA主族元素，0族元素。

　　d区：本区元素的电子层结构最外层ns的电子数为1到2个，次外层d轨道上

　　电子数在l～9之间，包括ⅢB族到Ⅷ族元素，d区元素又可称为过渡元素。

　　ds 区：电子层结构是d10 s1和d10s2，包括I B族到ⅡB族元素。

　　f区：本区元素的差别在倒数第三层(n一2)f轨道上电子数不同，由于最外两

　　层电子数基本相同，故它们的化学性质非常相似，包括镧系元素和锕系元素。

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