原子结构与元素性质的关系
2018-05-09杨若轩
数理化解题研究 2018年4期
关键词:性质
杨若轩
(河北省保定市第一中学 071000)
一、影响元素性质的因素
对元素性质进行考究过程中,发现电子亲和势、电离势、原子半径等均同原子结构存在联系,也同原子中价电子能量直接相关.因而通过研究影响阶电子能量的因素去总结影响元素性质的因素.
原子中的各个电子能量依据原子结构中心势场模型通常由式(1)表示:
(1)
式(1)中有效主量子数是n*,原子核对某电子的有效核电荷是Z*,电子能量是E.所以干扰元素性质的关键就是有效主量子数、有效核电荷.
1.有效核电荷(Z*)
有效核电荷定义由式(2)表示:
Z*=Z-S
(2)
式中Z为核电荷,S为屏蔽常数.
借助不同方式能够运算出有效核电荷,包括:克里门蒂—雷蒙迪法、斯莱脱法和斯莱脱—徐光宪法,后者以斯莱脱法为前提,由国内量子化学家所提出.
二、元素的一些性质和原子结构的关系
1.原子半径
针对多电子原子而言,同核的间距最远的是第一价电子,而这一距离的大小决定着原子半径.因为电子能量同电子与核的间距有一定联系,所以第一价电子主量子数、有效核电荷都间接决定着化学元素的原子半径大小.原子半径同Z*反相关,但是却同n*呈正相关的关系.
对于周期系元素原子半径的变化规律总结为:
(1)若原子为同周期元素,则其半径具有自左至右不断减小的特点.因为对同周期元素而言,第一价电子有效主量子数固定,Z*的不断增大才最终导致该收缩反应.同Z*递变幅度一致,收缩幅度最小和大的区域分别……
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