屏蔽效应
原理
1.氢原子核外只有一个电子,不存在屏蔽效应。
2.与钻穿效应相反,在多电子原子中,一个电子不仅受到原子核的引力,而且还要受到其他电子的排斥力。内层电子排斥力显然要削弱原子核对该电子的吸引,可以认为排斥作用部分抵消或屏蔽了核电荷对该电子的作用,相当于使该电子受到的有效核电荷数减少了。于是有Z* = Z-σ,式中Z*为有效核电荷,Z为核电荷。σ为屏蔽常数,它代表由于内层电子的斥力而使原核电荷减少的部分。
多电子原子结构复杂。难以精确的说明一个电子对另一个电子的影响。以中性氦原子和氦离子为例:
从He+(g)中移走电子需要能量为8.716×l0-18J ,实验表明从He原子中移走一个电子需要的能量为3.939×l0-18J,可以看出从He+中移走电子比从He原子移走同一电子要耗去两倍多能量,这是由于He原子的两个电子相互排斥,相当于一个电子对另一个电子产生了电荷屏蔽,削弱了核电荷对该电子的的吸引力,意味着He原子的核电荷Z(=2)被Z*(=2-σ)代替,从而产生了电子间的相互屏蔽。
一般来说,内层电子对外层电子的屏蔽作用大。
定量计算
屏蔽效应的定量计算:
20世纪30年代,美国科学家J.C.斯莱特根据实验结果提出计算屏蔽常数的规则:Z*=Z-σ屏蔽常数,可近似的用斯莱特规则将原子中的电子分成以下几组:
(1s)(2s,2p)(3s,3p)(3d)(4s,4p)(4d)(4f)(5s,5p)(5d)(5f)(6s,6p)(6d)(6f)(未完)|
a) 位于被屏蔽电子的右边的各组对被屏蔽电子的σ=0
近似的可以认为外层电子对内层电子没有屏蔽作用
b) 1s轨道上的两个电子之间的σ=0.3,其他主量子数相同的各分层电子之间的σ=0.35
c) 被屏蔽的电子为ns或np时,则主量子数(n-1)的各电子对它们的σ=0.85,而小于(n-1)的各电子对它们的σ=1
d) 被屏蔽的电子为nd或nf时,则位于它们左边各组电子对它们的的屏蔽常数σ=1
在计算某原子中某个电子的σ值时,可将有关屏蔽电子对该电子的σ值相加而得
例1 计算铝原子中其他电子对一个3p电子的值,铝原子的电子结构式为1s22s22p63s23p1 =2×0.35+8×0.85+2×1=9.5
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