王堃

一、多电子原子中的屏蔽效应和钻穿效应对原子轨道能量的影响

1.屏蔽效应

多电子原子中的电子和氢原子的不同，除受原子核的吸引外还存在着和其余电子的相互作用。内层电子对外层电子的排斥作用相当于核电荷对外层电子的引力的减弱。通常把多电子原子中的其余的电子对某一指定电子的排斥作用，相当于降低部分核电荷的引力，称为屏蔽作用。将其他电子的屏蔽作用看成是简单的抵消部分核电荷对指定电子的作用叫做屏蔽效应。

离核近的电子一方面主量子数n较小，另一方面受到的屏蔽也小，因而受到的核场引力较强，能量较低；而离核远的电子一方面n较大，另一方面受到的屏蔽也大，因而受到的核场引力较弱，能量较高。

2.钻穿效应

外层电子在某种程度上渗入内部空间，出现在原子核附近，避开其余电子的屏蔽，这种作用叫钻穿效应。当主量子数n一定时，角量子数越小的原子轨道上的电子穿过内层钻到核附近的几率较大，避开其余电子的屏蔽也较好，而感受有效核电荷也较多，因而轨道能量也较低。例如E（3s）

图1当n和l都不相同时，有的轨道发生了能级次序交错现象。例如，第四周期的钾和钙元素的4s电子能量比3d电子的能量还低。因为它们的4s电子钻穿效应较好，离核较3d近，有效地降低了轨道能量。这样才有了原子轨道近似能级图中的规律（如图1所示）。

二、原子轨道能量随原子序数的变化

应用轨道填充顺序图时必须要注意，原子中轨道能级高低的次序不是一成不变的，随着元素原子序数的增加，核对电子的引力增大，原子轨道的能量一般会逐渐降图2低。……