高中化学竞赛辅导 无机化学 7.4多电子原子结构和周期系知识点素材-人教版高中全册化学素材

§7-4 多电子原子结构和周期系The Structure in Many-Electron Atoms and Periodic System我们在§7-3 中谈到的 Schrödinger’s wave equation 只能精确求解氢原子的核外电子的能量和原子轨道半径。对于多电子原子体系不能用薛定谔方程精确求解，只能用近似的方法来计算多电子原子的能级。一、多电子原子的能级 1．中心势场模型：In a many-electron atom, each electron is simultaneously attracted to the nucleus and repelled by the other electrons. (1) 基本思想：为了能够把氢原子或类氢离子的一些结果：如 E = 13.6Z2 / n2 (eV) 和 r = 0.053n2 / Z (nm)等，Z 为原子序数，应用于多电子原子，我们设法把多电子原子结构简化为单电子结构。 (2) 中心势场模型：把多电子原子中的每一个电子都看作只受中心的有效核电荷的吸引，而不受其它电子影响的单电子体系。 (3) 用有效核电荷（effective nuclear charge）(Z* )替代核电荷数(Z)，则多电子原子中第 i 个电子的基态能量：E = 13.6Z/n2(eV)，如何求原子的有效电荷（Z*）呢？ 2．屏蔽效应（Screening effect） (1) 将其它电子对某个选定电子的排斥作用归结为对核电荷的抵消作用，称为屏蔽效应。 (2) 屏蔽常数 i的计算（Slater’s rule）a．原子中的电子分若干个轨道组中：(1s)，(2s，2p)，(3s，3p)，(3d)，(4s，4p)，(4d)，(4f)，(5s，5p)，每个圆括号形成一个轨道组； b．一个轨道组外面的 轨道组上的电子对内轨道组上的电子的屏蔽系数 = 0，即屏蔽作用仅发生在内层电子对外层电子或同层电子之间，外层电子对内层电子没有屏蔽作用； c．同一轨道组内电子间屏蔽系数 = 0.35，1s 轨道上的 2 个电子之间的 = 0.30； d．被屏蔽电子为 ns 或 np 轨道组上的电子时，主量子数为 (n1) 的各轨道组上的电子对 ns 或 np 轨道组上的电子的屏蔽常数 = 0.85，而小于(n 1) 的各轨道组上的电子，对其屏蔽常数 = 1.00； e．被屏蔽电子为 nd 或 nf 轨道组上的电子时，则位于它左边各轨道组上的电子对 nd 或 nf 轨道组上电子的屏蔽常数 = 1.00。Sample Exercise：计算铁原子中① 1s，② 2s 或 2p，③ 3s 或 3p，④ 3d，⑤ 4s 上一个电子的屏蔽常数 值和有效核电荷数 Zi。Solution：对于 1s 上一个电子：  = 10.30 = 0.30，Z* = 26  0.30 ...