求物理大神!写出钠原子基态的电子组态和原子态.
发布网友
发布时间：2022-08-20 15:46
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时间：2023-05-14 16:55
所需解决问题：
核外电子均带负电，
相互之间有排斥作用，
为什么每个电子最终能稳定存在？
这种排斥作用有什么规律？如何描述？处于不同原子轨道上的电子的能量高低如何判断？
1-6-0
屏蔽效应和钻穿效应（补充内容）
一：屏蔽效应（
C
级重点掌握）
1
：屏蔽效应与有效核电荷（
C
级重点掌握）
这种由于其它电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷对电子的吸引力的作用
称为屏蔽作用
(
或效应
),
而把被其他电子屏蔽后的核电荷称为有效核电荷
.
用符号
Z*
表示
.
于
是有
:
Z* = Z -
σ
式中：
Z
为未屏蔽时的核电荷数
(
即原子序数
),
σ
称为屏蔽系数，它代表了其它电子对所选电
子（又称目标电子）的排斥作用大小。
σ
值越大
,
表示目标电子受到的屏蔽作用就越大
.
轨道
形状不同，对其它电子的屏蔽效应大小不同，即
σ
值不同，一般情况下，
σ
s
＞
σ
p
＞
σ
d
＞
σ
f
2
：多电子原子的能量公式（
C
级重点掌握）
对于氢原子
,
核外只有一个电子
,
不存在屏蔽效应
,
则其电子的能量只与主电子数n有关
,
即：
（
1-9
）
而对于多电子原子中的一个电子来说
,
由于这时有效核电荷取代了核电荷
,
所以其电子的能
量
:
（
1-10
）
3
：屏蔽效应的应用（
C
级重点掌握）
（
1
）
n
不同
,
ι
相同时
,n
越大
,
电子离核越远
,
所受到的屏蔽作用就越强
,
则
σ
越大
,Z*
越小
,
所以
能量越高
.
∴
E1S<E2S<E3S<E4S
（
2
）
n
相同
,
ι
不同时
,
ι
越大
,
能量越高
.
∴
E3s<E3p<E3d
因为
ι
不同时
,
电子云的形状不同
,
ι
值越小
,
电子云的分布也越集中
,
则其它电子对它的屏
蔽作用也就越小
,
即
σ
小
,
则
Z*
大
,
所以能量就低
.
练习：
1-6.1
：在多电子的原子中
,
因存在着屏蔽效应
,
所以
(
)
（
C
级掌握）
(A)
原子核对外层电子的引力增加
(B)
原子核对外层电子的引力减小
(C)
电子间相互作用减小
(D)
以上都不对
1-6.2
：判断下列关于屏蔽效应的说法是否正确，并简述原因（
B
级掌握）
(A) 4s
电子的屏蔽常数
σ
4s
反映了
4s
电子屏蔽原子核作用的大小
(B)
当
n
和
Z
相同时，某电子的
σ
值愈大，该电子的能量就愈低
(C)
主量子数
n
相同，角量子数
l
不同；随
l
增大，电子的屏蔽作用增大
(D)
当屏蔽电子数目愈多或被屏蔽电子离核愈远时，
σ
值也愈大
4
。屏蔽系数
σ
的经验估算方法（
A
级掌握）
斯莱特根据光谱数据，归纳出一套估算屏蔽系数
σ
的经验规律。
首先把各能级按下面方法分成若干组
(
同一括号内的能级处于同一组
)
(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)(5d)
余此类推
.
这些组被认为是从核向外依次排列
的
(
即能量依次增高
).
1.
处在被屏蔽电子的轨道外面的轨道组
σ
为零
,
即近似的认为外轨道组电子对内轨道组电子
没有屏蔽作用
.
2.
与被屏蔽电子处在同一轨道组的电子其
σ
为
0.35(1s
组除外
,
它是
0.30)
3.
如果被屏蔽电子处在
ns
或
np
轨道上
,
则
(n-1)
轨道组的每个电子的
σ
为
0.85,
而更内的轨道
组上的电子的
σ
则为
1.00
。
4.
如果被屏蔽电子处在
nd
或
nf
轨道上
,
则位于它左边各轨道组上的电子的
σ
均为
1.00.
由上述经验数据可估算出某原子中其它电子对该电子的
σ
值
,
从而计算出对该电子相应
的有效核电荷
Z*
的值以及电子或轨道能量
.
例题
1
：计算说明基态钾原子（
Z=19
）的最后一个电子是排布在
4s
轨道还是
3d
轨道上？
解：钾原子的核外电子排布分组如下：
(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(3d)(4s)
如果最后一个电子填充在
4s
上
,
则
:
σ=(8×0.85)+(10×1.00)=16.80
∴
Z*=Z-
σ
=19-16.80=2.20
∴
E4s=-(13.6
×
2.202)
÷
42=-4.11(eV)
如果最后一个电子填充在
3d
上
,
则
:
σ=(2+8+8)×1.00=18.00
∴
Z*=Z-
σ
=19-18.00=1.00
∴
E3d=-(13.6
×
1.002)
÷
32=-1.51(eV)
因
E4s
的能量低于
E3d,
按能量最低原则
,
电子应填充在能量低的轨道上
.
所以钾原子的最后
一个电子是填充在
4s
轨道上的
.
例题
2
：估算基态铁原子（
Z=26
）的
4s
和
3d
轨道上的一个电子的
σ
值，
Z*
和轨道能量
E
。
解
:
基态铁原子的核外电子排布分组如下：
(1s2)(2s22p6)(3s23p6)(3d6)(4s2)
对于
4s
上的一个电子
σ=(1×0.35)+(14×0.85)+(10×1.00)=22.25
∴
Z*=Z-
σ
=26-22.25=3.75
∴
E4s=-(13.6
×
3.752)
÷
42=-11.95(eV)
对于
3d
上的一个电子
σ=(5×0.35)+(18×1.00)=19.75
∴
Z*=Z-
σ
=26-19.75=6.25
∴
E3d=-(13.6
×
6.252)
÷
32=-59.03(eV)
