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什么是屏蔽效应、钻穿效应和能级交错现象?

屏蔽效应:对多电子原子中任一指定电子而言,除受核中质子正电荷Ze(e为元电荷)的引力外,还受到除自身引力以外的其他(Z-1)个电子的排斥力,这种排斥作用就像在核与指定电子之间套进了一个球壳状“屏蔽罩”,从而抵消或削弱了质子正电荷对指定电子的引力,或者说屏蔽了质子所带的部分正电荷,这种影响叫屏蔽效应。

钻穿效应:电子层数越小的电子在离原子核越近的地方出现几率越大,但在同一电子层中不同轨道上的电子钻到离原子内层的能力不同,其钻穿能力的大小依次为ns、np、nd、nf。也就是说,s电子钻穿到内层的能力要比p、d、f电子大,电子钻穿内层的程度越大,受到原子核的吸引作用越大,内层电子对它的屏蔽作用越小。这种外层电子钻到内层的作用叫做钻穿效应。指定电子被其他电子屏蔽的程度,还依赖于该电子与核的距离。距核越近,意味着“钻”得越“深”,化学上叫“钻穿效应”越强。

能级分裂:n值相同时,轨道的能级有l值决定。l值越大,能级越高。n值相同而轨道能级不同的现象叫能级分裂。例如:

E(4s)<E(4p)<E(4d)<E(4f)

由于4s电子的钻穿效应较大,而3d电子的屏蔽效应越大,使得3d电子的能量略高于4s,即第三层d轨道上的电子,其能量要比第四层s轨道上电子的能量高,这种现象称为能级交错现象。同理,能级交错现象如:

能量6s<4f<5d<6p。

(责任编辑:化学自习室)
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