题目
Fe²⁺离子中3s,3p,3d,4s轨道能量关系为()A. E_3s B. E_3s C. E_3s = E_3p = E_3d = E_4sD. E_3s = E_3p = E_3d
Fe²⁺离子中3s,3p,3d,4s轨道能量关系为()
A. E_3s < E_3p < E_3d < E_4s
B. E_3s < E_3p < E_4s < E_3d
C. E_3s = E_3p = E_3d = E_4s
D. E_3s = E_3p = E_3d < E_4s
题目解答
答案
A. E_3s < E_3p < E_3d < E_4s
解析
本题考查原子轨道能量高低的比较,解题思路是依据构造原理和屏蔽效应来判断不同轨道能量的大小关系。
1. 构造原理
构造原理是指电子在原子轨道上的填充顺序,其顺序为$1s$、$2s$、$2p$、$3s$、$3p$、$4s$、$3d$、$4p$、$5s$、$4d$、$5p$、$6s$、$4f$、$5d$、$6p$、$7s$、$5f$、$6d$、$7p$ 。一般情况下,电子先填充能量低的轨道,后填充能量高的轨道。按照构造原理,$3s$、$3p$、$4s$、$3d$轨道能量从低到高的顺序初步为$E_{3s} 2. 屏蔽效应 屏蔽效应是指在多电子原子中,一个电子不仅受到原子核的吸引,而且还要受到其他电子的排斥。内层电子对外层电子的排斥作用,相当于削弱了部分核电荷对该外层电子的吸引力,从而使外层电子的能量升高。 对于$Fe^{2 +}$离子,其电子排布式为$[Ar]3d^{6}$。在$Fe$原子形成$Fe^{2 +}$离子时,是先失去$4s$轨道上的$2$个电子。这是因为$4s$电子的钻穿能力较弱,受到内层电子的屏蔽作用较大,能量相对较高,所以先失去。当$4s$轨道上的电子失去后,$3d$轨道上的电子受到的屏蔽作用相对减小,能量降低。此时$3d$轨道的能量低于$4s$轨道的能量。 综合以上分析,$Fe^{2 +}$离子中$3s$、$3p$、$3d$、$4s$轨道能量关系为$E_{3s}