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【资料】相对论效应6s轨道收缩对元素性质的影响

只看楼主收藏回复

嗯。。。自己根据书整理的破玩意。。凑合一看吧,算是一个小小的学术?
     一楼扒掉,空中楼阁,请勿插楼,否则承受不住重力 = =


1楼2011-03-06 13:07回复
    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。
      


    2楼2011-03-06 13:08
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      3楼2011-03-06 13:09
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        2,相对论效应对基态电子组态以及第六周期元素性质的影响
             对比第5周期和第6周期的电子组态,可以看出,由于第六周期元素轨道电子相对论效应大,导致元素的基态电子由第五周期的4d(n)s(1)或4d(n)s(0)变为第六周期价层的
        5d(n-1)6s(2)或5d(n-i)6s(1),除此以外,相对论效应以及4f电子的屏蔽效应导致的镧系收缩还深刻影响了第六周期元素的性质,计算得出明确结论,加之事实证明,镧系后的第六周期元素
        与第五周期元素的许多结构参数十分的相似。例如从第5族的Nb Ta,到第11族的Ag Au,同组的离子半径、化学性质几乎相等,在自然界成为很难分离的元素。


        4楼2011-03-06 13:09
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          3,(6s)2的惰性电子对效应
              由于相对论效应和屏蔽效应使6s轨道收缩,能级下降,p区的元素Tl Pb Bi倾向于形成较低价态的离子,而保持6s2电子,例如In和Tl的元素数据,
          Tl+的半径大于In+半径,但第二和第三电离能相差较大,也就是6s电子比铟更难电离。
          4,金属的熔点
              根据第六周期元素单质的熔点变化,不难看出,从Cs到W,熔点急剧上升,从W到Hg,熔点呈直线下降。用相对论效应解释,因为6s轨道收缩,能及下降,
          和5d组成6个价轨道,平均每个原子形成3个成键轨道和3个反键轨道,(详细解释参见能带理论此处不多说了)从铯到钨,价电子数小于或等于6个,电子插入成键轨道,
          随着电子数增加能量降低,结合力加强,熔点上升,到W原子时,由成键轨道组成的能带全部充满,熔点最高。W以后的金属原子,电子开始填充反键能带,相互抵消,原子间结合力
          相应降低,熔点稳步下降,直到汞。这时12个价电子将成键轨道和反键轨道全部充满,原子间几乎靠范德华力连接,熔点最低。相应效应也出现在其他长周期。。。
          


          5楼2011-03-06 13:10
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            4,金和汞的性质
               金和汞的电子组态如下
                       Au:[Xe]4f14 5d10 6s1
                  
                       Hg:[Xe]4f14 5d10 6s2
                由于相对论效应导致6s电子收缩,6s和5d电子一起组成最外层的价轨道,这时金的最外层差一个电子满(相似于卤素),而汞具有稀有气体结构外层全满,
            所以金有类似卤素的性质,而汞具有类似稀有气体的性质,具体如下:
                   金在气相中可通过单键形成双原子分子,汞形成单原子分子,金属汞中原子间作用力有范德华力。
                   金可以生成一价负离子,RbAu 和CsAu等化合物已经制的。而汞的第一电离能处于极大值。
                   金的导电性、熔点、熔化热显著高于汞。
               
                
            以上是相对论效应对元素性质的部分影响,此外还有次级周期效应、氙与贵金属的成键等等,此处暂不加赘述。


            6楼2011-03-06 13:11
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              over,


              7楼2011-03-06 13:11
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                8楼2011-03-06 13:12
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                  前排。


                  9楼2011-03-06 13:13
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                    如有亮处,欢迎指正


                    10楼2011-03-06 13:14
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                      或许跟两个轨道的电子云密度有关系


                      13楼2011-03-06 15:29
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                        看到相对论我就滚进来了,突然发现在说的是化学,满头雾水。


                        IP属地:辽宁14楼2011-03-06 15:32
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                          顶!


                          IP属地:四川15楼2011-03-06 15:40
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