编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第PAGE66页共NUMPAGES4页第PAGE\*MERGEFORMAT66页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT4页作业148页6.7.8.10（11）6.2.5多电子原子的结构和元素周期表用近似方法得到的多电子原子的波函数，和氢原子波函数有相似的形式。即也可以用n、l、m三个量子数来描述，还是用1s，2s，2p，3s，3p，3d，…来表示，只是波函数的具体形式不同罢了。而且，多电子原子的波函数角度部分Y和氢原子相同。1．多电子原子轨道的能级多原子电子轨道能级不仅和主量子数n有关，还与角量子数l有关。由光谱实验结果可知：当l相同时，n越大轨道能级越高。例如，E1s<E2s<E3s<E4s。当n相同时，l越大轨道能级越高。例如，Ens<Enp<End<Enf。当n、l都不同时，有时出现能级交错现象。例如，在某些元素中出现，E4s<E3d，E5s<E4d等。2．核外电子分布遵循的原则（1）保利不相容原理一个原子轨道中，最多只能容纳两个自旋相反的电子。（2）能量最低原理在满足保利原理的前提下，电子尽先占据能量最低的轨道，使体系的总能量最低。由于多电子原子的轨道能级不仅和主量子数n有关，还与角量子数l有关，因此当n和l都不同时，会出现能级交错。美国化学家鲍林提出了多电子原子轨道的近似能级图（图6.9）。①屏蔽效应。在多电子原子中，电子不仅受到原子核的吸引，而且电子间还存在排斥作用。某一电子受其余电子排斥作用的结果，与原子核对该电子的吸引作用刚好相反。因此，可以认为，其余电子屏蔽了或削弱了原子核对该电子的吸引作用，这就是屏蔽效应。屏蔽效应使该电子的能量升高。②钻穿效应。外层电子可钻入内电子壳层而更靠近核（见图6.10），这种电子渗入原子内部空间而更靠近核的本领称为钻穿效应。从6.10图可以看出，无论是氢原子还是钪原子，虽然4s电子总的来说离核比3d电子要远，但4s电子的钻穿效应比3d电子强，即在核附近出现的机会多。对于同一个原子而言，s、p、d、f轨道的钻穿效应按s、p、d、f的顺序增强。钻穿效应使该电子的能量降低。对于主量子数n相同，角量子数不同的轨道，主量子数的影响是一样的，而不同其钻穿效应不同，按上面提到的顺序，应该有<<这样的能量关系。在有些原子中，出现<是因为：从主量子数n来讲，应是>，但从钻穿效应来讲，应是<，最终的结论应看两者哪一个起主导作用。如果是钻穿效应起主导作用，就会出现<。（3）洪特规则。在同一能级的轨道中，电子尽先占有不同的轨道，且自旋平行。这就是洪特规则。此外，当这些轨道中的电子分布处于全充满、半充满或全空状态时，通常原子体系具有较低的能量。40号元素Zr的电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p64d25s2（小刘，电子排布最好是一个个填出来）；24号元素Cr的电子分布为1s22s22p63s23p63d54s1（具有半充满结构）；29号元素Cu的电子分布为1s22s22p63s23p63d104s1（全充满结构）等。周期表中属于半充满的元素有Cr、Mo，但W特殊；属于全充满的元素有Cu、Ag和Au。表6.2给出了周期表中元素基态的电子分布情况（表6.4）。应该注意的是，原子在失去电子时，一般总是失去最外层电子。如21号元素Sc，其外层电子构型为3d14s2。如果Sc原子失去一个电子时，失去的是3d电子还是4s电子呢？实验结果表明，最先失去的是4s电子。因此在书写多电子原子电子分布式时，最后应按主量子数大小排列，就像上面给出的那样。3．元素的电子层结构和元素周期表（元素周期表）（1）周期数=电子层数，即同一周期的元素具有相同的电子层数。（2）族的号数：主族、IB、IIB=最外层电子数；IIIB—VIIB=最外层电子数+次外层d电子数（La、Ar系有例外）；VIII族元素的最外层电子数+次外层d电子数（8—10）；0族元素最外层电子均已填满。即同一族的元素具有特定的外层电子结构。（3）每一周期的元素数目，是电子按能级分布的必然结果。如第三周期为什么只有8个元素？这是因为电子填完3s23p6以后，不是接着填3d，而是填4s，从而进入第四周期。根据原子的外层电子构型还可将周期表分成5个区，即s区、p区、d区、ds区和f区。表6.5反映了原子外层电子构型与周期表分区的关系（表6.5）。五个区中s区和p区元素只有最外一层未填满电子或完全填满电子，为主族元素，而其它则为副族元素。4．元素性质的周期性（1）原子半径。金属晶体可以看成等径球状的金属原子堆积而成，所以在金属晶体中，测得了两相邻原子的核间距