
1,简介
相对论效应,即原子中高速运动的电子质量对元素性质的影响,主要表现在电子的径向分布上,根据相对质量m的关系式计算,1s电子的相对质量m约为电子质量的1.23倍,这显著影响了
电子的平均半径,由于波尔半径同m成反比,m增加,半径缩小,因此考虑相对论效应是1s轨道的平均半径相对于不考虑时得比值约为0.81,即由于相对论效应1s轨道相对收缩了19%。
根据轨道的正交性,1s轨道的收缩势必影响到6s轨道相应的收缩,轨道半径减少,能量也就降低,因此对某些元素来说,相对论的直接效应是导致价层6s轨道能量的降低。
由于轨道对称性的差异,1s轨道的收缩并不影响相应f,d,p轨道作相应的收缩,相反的,s电子的收缩,增强了对核的屏蔽效应,因此对df电子而言,有效核电和减少,径向分布出现膨胀,能量升
高且不稳定化,这种膨胀对s而言,进一步促使了s轨道的收缩。
对于不同的元素,d和f亚层的电子数目不同,上述因素对其的影响不同。根据理论计算,6s轨道的平均半径相对原子序数的关系如下图。
相对论效应,即原子中高速运动的电子质量对元素性质的影响,主要表现在电子的径向分布上,根据相对质量m的关系式计算,1s电子的相对质量m约为电子质量的1.23倍,这显著影响了
电子的平均半径,由于波尔半径同m成反比,m增加,半径缩小,因此考虑相对论效应是1s轨道的平均半径相对于不考虑时得比值约为0.81,即由于相对论效应1s轨道相对收缩了19%。
根据轨道的正交性,1s轨道的收缩势必影响到6s轨道相应的收缩,轨道半径减少,能量也就降低,因此对某些元素来说,相对论的直接效应是导致价层6s轨道能量的降低。
由于轨道对称性的差异,1s轨道的收缩并不影响相应f,d,p轨道作相应的收缩,相反的,s电子的收缩,增强了对核的屏蔽效应,因此对df电子而言,有效核电和减少,径向分布出现膨胀,能量升
高且不稳定化,这种膨胀对s而言,进一步促使了s轨道的收缩。
对于不同的元素,d和f亚层的电子数目不同,上述因素对其的影响不同。根据理论计算,6s轨道的平均半径相对原子序数的关系如下图。