Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

7.13: 原子轨道的能量
目录

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
The Energies of Atomic Orbitals
 
文字本

7.13: 原子轨道的能量

在一个原子中,带负电的电子被吸引到带正电的原子核上。在多电子原子中,还观察到电子-电子排斥。吸引力和排斥力取决于粒子之间的距离,以及各个粒子上电荷的符号和大小。当粒子上的电荷相反时,它们会相互吸引。如果两个粒子具有相同的电荷,则它们会互相排斥。

随着电荷量的增加,力的量也增加。然而,当电荷分离更多时,力减小。因此,电子与其核之间的吸引力与它们之间的距离成正比。如果电子更靠近原子核,则它与原子核的结合会更紧密;因此,不同壳(不同距离)中的电子具有不同的能量。

对于具有多个能级的原子,由于电子电子排斥,内部电子部分地屏蔽了外部电子免受原子核的吸引。核心电子屏蔽外壳中的电子,而同一价壳中的电子不会有效地阻碍彼此经历的核吸引。这可以用有效核电荷 Z eff 的概念来解释。考虑到任何电子-电子排斥,这是原子核对特定电子施加的拉力。对于氢,只有一个电子,因此核电荷( Z )和有效核电荷( Z eff )相等。对于所有其它原子,内部电子部分屏蔽了外部电子免受原子核的吸引,因此:

“ 轨道穿透描述了电子更靠近原子核的能力。 s 轨道中的电子可以更靠近原子核,并且具有更高的穿透能力。球形 s 轨道的概率密度在原子核处不为零。  不同的子壳具有不同的空间方向。由于哑铃形的轨道, p -电子的渗透要少得多。它的波函数有一个穿过原子核的节点,在那里发现电子的概率为零。因此,与 p 电子相比, s 轨道电子与原子核的结合更紧密,能量更低。与 p 轨道电子相比, d 电子具有更低的穿透力和更高的能量。
对于各种壳和子壳,电子的穿透能力趋势可以描述如下

“

屏蔽和穿透的影响很大,并且4 s 电子的能量可能低于3 d 电子。

本文改编自 Openstax,化学2e,第6.4节:原子的电子结构(电子结构)。

Tags

Energies Atomic Orbitals Coulomb Interactions Shielding Effect Orbital Penetration Coulomb's Law Attractive Force Repulsive Force Inverse-square Relationship Shell Number Electron Repulsion Nucleus Attraction Higher Orbital Energies Shielding Effect Electron Shielding Differences In Orbital Energies Effective Nuclear Charge Shielding Constant Atomic Number Lithium 2s Electron Semi-empirical Rules
Waiting X
Simple Hit Counter