4s和3d能量问题讨论

摘要

＜正＞ 第四周期元素为什么先填充4s电子,而形成离子时却又先失去4s电子? 这个问题,五十年代末,我国化学家徐光宪教授总结了中性原子以及形成离子时的电子能级经验公式: E=n+0.71 ……（1） E=n+0.41 ……（2） 式（1）为中性原子的轨道能级经验式,式（2）为形成离子的轨道能级经验式。按照以上二式,在中性原子中,E4s=4+0.7×0=4.0 E3d=3+0.7×2=4.4 因而E4s＞E3d,所以第四周期元素先填充4s轨道,再填充3d轨道。可是第四周期元素形成离子时,却先失去4s电子而不是3d电子,例如 Cu-c=Cu+,它的电子构型是[Ar]3d10 而不是[Ar]3d~94S~1,按照式（2）计算: E4s=4+0.4×0=4 E3d=3+0.4×2=3.8 E4s＞E3d,因而中性原子在形成离子时,先失去4s电子再失去3d电子。可是上述经验式未经理论证明,也没有作充分的定性解释,因而也难以令人相服。