第1章原子结构和周期系.pptVIP

三．几率密度和电子云2．电子云的角度分布和径向分布⑴.电子云的角度分布当Y2(θ、φ)——对θ、φ作图时，则得到电子云角度分布图，可表示同一球面上各点几率密度的相对大小。与原子轨道的角度分布图Y不同，Y2都是正号，没有负量。它并非电子云的实际形状，因为电子云为：第61页，共108页，星期日，2025年，2月5日电子云的角度分布第62页，共108页，星期日，2025年，2月5日第63页，共108页，星期日，2025年，2月5日⑵.几率的径向分布指电子在原子核外距离为r的一薄层球壳中出现的几率随半径r变化时的分布情况。常用径向分布函数D(r)来描述：D(r)＝4r2R2(r)D(r)的物理意义：D(r)dτ代表在半径r＋dr的两个球壳夹层内找到电子的几率。第64页，共108页，星期日，2025年，2月5日最大几率峰：

1s：r＝a0＝53pm离核近

2s：r＞a0离核远

峰数＝n－l第65页，共108页，星期日，2025年，2月5日§1－6.基态原子电子组态（电子排布）6—1．构造原理一．屏蔽效应和钻穿效应1．屏蔽效应每个在核外运动的、处于一定能极轨道上的电子均有一定的能量，其每个电子具有的能量可由下式来确定：Z*——有效核电荷。对单电子的体系，如氢原子：H：Z*＝Z＝1，相应的能量为：即：第66页，共108页，星期日，2025年，2月5日1．屏蔽效应对多电子原子，Z*＜Z。例如：Li原子：Z＝3.1s2.2s1屏蔽效应——(在多电子体系中)，由于电子间的相互排斥作用，使得原子核对外层电子吸引力减弱的作用，叫做屏蔽效应。Z*＝（Z－σ）σ——屏蔽常数，即电子作用低消的那一部分核电荷。对Li2s1.σ＝2×0.85＝1.7Z*＝（3－1.7）＝1.3。σ的大小，即不但与n有关，也与l有关，所以我们前面说过，电子的能量或原子轨道的能量由n和l共同决定。屏蔽常数可由原子光谱实验数据总结出来。第67页，共108页，星期日，2025年，2月5日1．屏蔽效应估算σ的斯莱特(Slater.J.C)规则：①.将电子按内外次序分组：1s；2s,2p；3s,3p；3d；4s,4p；4d；4f；5s,5p；5d,5f等。②.外层电子对内层电子没有屏蔽作用，各组σ＝0。③.同一组，σ＝0.35(但1s,σ＝0.3)。④.(n-1)组对ns、np的σ＝0.85；对nd、nf的σ＝1.00。⑤.更内各族σ＝1.00。第68页，共108页，星期日，2025年，2月5日1．屏蔽效应⑴．n不同，l相同时，n越大，E越高：EK＜EL＜EM＜EN…如：E1s＜E2s＜E3s＜E4s…E2p＜E3p＜E4p＜E5p…这是因为n越大，电子离核平均距离越远，其它电子对它的屏蔽作用越大，即σ越大，E负值越小。⑵．n相同，l不同时，l越大，E越高：Ens＜Enp＜End＜Enf…如n＝3：E3s＜E3p＜E3d…主量子数n相同时，电子离核平均距离相同，为何能量不同呢？这与电子的钻穿效应有关。第69页，共108页，星期日，2025年，2月5日2．钻穿效应（穿透效应）3个峰2个峰1个峰钻穿效应实质上是讨论s、p、d、f等的经向分布不同而引起的能量效应。第70页，共108页，星期日，2025年，2月5日2．钻穿效应（穿透效应）穿透性——外层电子通过内层电子的屏蔽而接近于原子核，使原子核对该电子的引力加强作用称为穿透性.钻穿效应——由于角量子数l不同，几率经向分布不同，电子钻到核附近的几率不同，因而能量不同的现象，称为钻穿效应。⑴．解释n同，l不同时轨道能量的高低。如上讨论。⑵．解释n、l不同时轨道能级交错的现象。事实：E4s＜E3d第四周期K、Ca等。E6s＜E4f＜E5d等等。第71页，共108页，星期日，2025年，2月5日二．构造原理图随核电荷数增加，大多数元素的电中性基态原子的电子按特定顺序填入核外电子运动轨道，叫作构造原理（aufbauprinciple）。Pauling原子轨道近似