为什么3d填充了电子后,能级能量小于4S

Question

为什么3d填充了电子后,能级能量小于4S

Answer 1

能级交错是指电子层数较大的某些轨道的能量反低于电子层数较小的某些轨道能量的现象.如4s反而比3d的能量小,填充电子时应先充满4s而后才填入3d轨道.过渡元素钪的外层电子排布为4s23d1,失去电子时,按能级交错应先失去3d电子,成为4s23d0,而从原子光谱实验得知,却是先失4s上的电子成为4s13d1.这是由于3d电子的存在,削弱了原子核对4s电子的吸引而易失去的.过渡元素离子化时,大体是先失去ns电子,但也有先失去(n-1)d电子的,像钇等.能级交错的顺序不是绝对不变的,在原子序数大的原子中,3d轨道可能比4s轨道的能量低.
简单的说,屏蔽效应由于电子相互作用引起的,表现为l相同时,n越大,就是电子离核平均距离越大,势能越大,轨道能量越高.
钻穿效应就是波函数径向有n-l个峰,n相同时,l越小,峰越多,第一峰也钻得越深,势能越低,表现为n相同时,l越大,轨道能量越高.
当n,l综合变化时,一般这么看的：
对于原子的外层电子,n+0.7l越大,能量越高
对于离子的外层电子,n+0.4l越大,能量越高
对于原子或离子的内层电子,n越大,能量越高
这就造成了各能级的能量大小并不一定是按照n大小来排布的.
能级交错 - 规律
例如：K原子的最后一个电子填充在3d还是4s轨道使原子能量较低呢?因为（3+0.7×2）>(4+0.7×0),所以电子应填在4s轨道上.该近似规律得出与鲍林相同的能级顺序和分组结果.