水素原子以外は何故？

質問

水素原子では3s、3p、3dの各軌道は縮退しエネルギーが等しいのに、水素原子以外では3s＜3p＜3dの順にエネルギーが大きくなるのは何故でしょうか？

おそらく遮蔽が関係していると思うのですが、それ以上はわかりませんでした↓どうか教えてください。

回答No.3

phosphole · ベストアンサー

例えば、2ｓと2ｐを比べてみます。
2sの方が原子核に近い位置に分布を持っています。
従って、両者に電子を入れた場合、2s軌道は原子核からの静電引力を強く感じます。一方、2p軌道は質問者さんが書かれているように、内側に存在する2ｓ電子によって遮蔽を受けますから、原子核からの引力が弱まります。
さて、電子の軌道エネルギーの式を思い出してみてください。
原子核の電荷が入っていますよね？
要するに、原子核からの静電引力が強いほど、軌道エネルギーは低下します。原子核に近い位置に分布を持つ2s軌道は遮蔽をあまり受けませんが、2p軌道の電子は遮蔽を強く感じて軌道エネルギーが上昇します。
他のｄ、ｆ軌道でも分布を考えると軌道エネルギーの変化を説明することができます。
なお、軌道角運動量が大きい軌道（s<p<d)と分布が広がります。

お礼

なるほど、よくわかりました！詳しい説明ありがとうございました！☆

回答No.2

noname#69788

遮蔽とは、内殻電子が、原子核の電荷の有効電荷を弱めることです。

回答No.1

phosphole

その通りで遮蔽が関係しています。
・・・遮蔽ってどういう現象かは理解されていますか？

補足

核から電子を引き離す時、電子が回りにあると、＋の核から引っ張られる力が弱められますので、実際の核の電荷より、少し小さくなります。
このときの核の見かけの電荷を有効核電荷といい、このことを、電子の遮蔽というと教わりました。