口多电子原子的特殊性 对众多电子中的某一传定电子而盲,除受到原子裤的引力之 还受到其它电子的排斥作用。 8.5多电子原子结构与周期律 定褥方翟的求解问 由于多个电子间相互排斥作用的复永性,多电子原子的蕌定 方覆无法精确求解,需寻找近似计算方法,如“中心力场模型 等。该型把其它电子对某一定电子的排斥平均起来看成是球 对称的。此时可近似求解定调方翟,得到放画和能级。 计算豪明,波函致的角度部分和单电子子大致相 向部分和单电子原子不同 口多电子原子轨道能级 多电子原子的 Pauling近似能级图 Pauling根据大量光谱实验微据以及理论计算结果出,狐原 大6 子中的原子轨道能量只与n有关,而与无关。但是,在多电子原 子中,轨道能量与n和都有关他搜原子轨道的能量高低顺序排 列峻成了近似能级图 级变现象 x二二------n=3 能级分现象(虚相连的 能级姐(具有相近能量的轨遭 n 1角量子数相同的能级能量由主量子数决定 氢原子的轨道假级 1)电子填充顺序圆:2)近似能级,并非对所有元囊一成不变 >元囊原子轨道能量随原子序数的变化规律 >轨道能量(中性原子轨道能)的定义 中性原子失去所指轨道电子,而其余电子仍然处于最低 态时所需的电高能(D的负值,称为中性原子轨道能(E 例如,K原于3d和4轨道能: 氢原子轨道能量是简并的。 EAr|43d→EAr4s3dP+ 着原子序增加,槟电荷增加 电子电高能(D=167eV,所以E3d=-1.67eV 对电子吸引力也加强,导政 EAr43d→ EARl43+e 电子电高能(D=434eV,所以E4s=-434eV 子孰道能量和服子序数美系图 Co,高国无机结化学家,19620 8.5 多电子原子结构与周期律 ‰ 多电子原子的特殊性 对众多电子中的某一特定电子而言，除受到原子核的引力之 外，还受到其它电子的排斥作用。 ¾ 薛定谔方程的求解问题 由于多个电子间相互排斥作用的复杂性，多电子原子的薛定 谔方程无法精确求解，需寻找近似计算方法，如“中心力场模型” 等。该模型把其它电子对某一特定电子的排斥平均起来看成是球 对称的。此时可近似求解薛定谔方程，得到波函数和能级。 计算表明，波函数的角度部分和单电子原子大致相同，而径 向部分和单电子原子不同。 ‰ 多电子原子轨道能级 Pauling根据大量光谱实验数据以及理论计算结果指出，氢原 子中的原子轨道能量只与n有关，而与l无关。但是，在多电子原 子中，轨道能量与n和l都有关。他按原子轨道的能量高低顺序排 列绘成了近似能级图。 En = −RH ( ) 1 n n = 1 2 n = 2 n = 3 氢原子的轨道能级 能级分裂现象 (虚线相连的 代表氢原子中的简并轨道) 多电子原子的Pauling近似能级图 1) 电子填充顺序图; 2) 近似能级，并非对所有元素一成不变。 1s 2s 4s 3s 5s 6s 3d 2p 4d 5d 3p 4p 5p 6p 4f 角量子数相同的能级能量由主量子数决定。 能级组 (具有相近能量的轨道) (一) (二) (三) (四) (五) (六) 1s 2p 2s 3p 3s 4p 3d 4s 5p 4d 5s 6p 5d 4f 4s 能级交错现象 ¾ 轨道能量 (中性原子轨道能)的定义: 中性原子失去所指轨道电子，而其余电子仍然处于最低 能态时所需的电离能(I)的负值，称为中性原子轨道能(E)。 例如，K原子3d和4s轨道能: E[Ar]4s03d1 → E[Ar]4s03d0 + e 3d电子电离能 (I) = 1.67 eV， 所以 E3d = −1.67 eV E[Ar]4s13d0 → E[Ar]4s03d0 + e 4s电子电离能 (I) = 4.34 eV， 所以 E4s = −4.34 eV ¾ 元素原子轨道能量随原子序数的变化规律 原子轨道能量和原子序数关系图 (Cotton，美国无机结构化学家，1962) 氢原子轨道能量是简并的。随 着原子序数增加，核电荷增加， 核对电子吸引力也加强，导致 轨道能量逐渐降低。 1 25 50 75 100 Z n = 7 n = 6 n = 5 n = 4 n = 3 n = 2 n = 1 E 1s 2p 2s 3d 3p 3s 4f 4d 4p 4s 6p 6s 5d 5p 5s 7p 7s 6d 5f