原子轨道能量与构造原理的几点疑难释疑原子轨道能量与构造原理的几点疑难释疑 构造原理与原子轨道能量关系的几个问题的探讨 【作者】：李英慧 【摘 要】:构造原理是多电子原子核外电子排布的基本规律,然而后填入电子的轨道的能量是否一定低于先填入电子的轨道的能量,这个问题正是很多人对轨道填充顺序的误解所在。从教学中遇到的几个问题出发,通过理论分析和计算说明了轨道的能量高低顺序随着原子序数的增加而发生变化的现象和规律。 【关键词】:构造原理;电子排布;原子轨道;能量 许多中学化学教材对于原子核外电子的填充顺序都有类似下面的叙述:原子核外的电子总是尽先占有能量最低的轨道,然后依次排到能量较高的轨道。并且列出轨道能级顺序: 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d??(也就是我们现在说的构造原理)。核外电子轨道的能级从第三层起,就有能级交错现象,“3d”轨道的能量高于“4s”轨道的能量,电子是在排完“3p”而后排“4s”,再排“3d”??而在 2025年 3 月出版的人教版高中化学选修 3《物质结构与性质》第一章对构造原理的叙述:随着原子核电荷数的递增,核外电子大多是按图(即构造原理图)所示的能级顺序填充的,填满一个能级再添一个新能级。这个规律叫做构造原理。对比这两种说法可以看到,人教版新教材避开了提到按构造原理的顺序能量是逐渐升高的这种说法,这是为什么呢? 实际上这正是很多人对轨道填充顺序的误解所在,很多人认为,构造原理就是原子轨道能量的高低顺序,先填入电子的轨道能量较低,后填入电子的轨道能量较高,实际上这是对构造原理的一种误解。构造原理指明的是核外电子的填入原子轨道顺序,但并不是原子轨道的能量高低顺序,即先填入电子的轨道并不一定是那个比后填入电子的轨道能量低。假如不澄清这个问题,那么回答下面几个问题就会出现问题: 1. 氢原子的 3d 和 4s 能级的能量高低是( ) A. 3d>4s; B. 3d3p>3d; D. 氢原子无 3d 和 4s 轨道 3. Fe 原子失去两个电子成为 Fe2+时,失去的是两个 4s 电子还是两个 3d 电子? 4.H 原子的 1s 轨道和 Na 原子的 1s 轨道哪个能量高? 也许很多人不假思索的就根据构造原理写出了答案:1.A;2.A;3. 3d 电子;4.相等 而实际上并不是这样的,要解释这几个问题要从轨道能级分裂和能级交错产生的原因说起: 氢原子与类氢离子核外只有一个电子,这个电子只受原子核的作用,根据精 确求解的单电子薛定谔方程,电子的能量只与主量子数 n 有关,即 E=-13.6z2/n2 eV。...
