能级交错的原因是什么(如何解释多电子原子中的能级交错现象)

能级交错的原因是什么

产生能级交错的原因是电子的钻穿效应和屏蔽效应。

屏蔽效应是指在原子核附近出现的概率较大的电子，可更多地避免其余电子的排斥，受到核的较强的吸引而更靠近核，这种进入原子内部空间的作用。

钻穿效应是指由于其他电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷对该电子的吸引力，从而引起有效核电荷的降低，削弱了核电荷对该电子的吸引的作用。

如何解释多电子原子中的能级交错现象

钻穿效应对轨道能量的降低作用，大过了主量子数较大对轨道能量的升高作用，因此出现了类似于4s轨道的能量小于3d轨道的能量这样的能级交错现象。但也有反例，比如说Sc、Mn、Cu，其E4s>E3s，因3d电子对4s电子的屏蔽效应变强，导致4s的钻穿效应减弱，此时能级不再交错，4s的能量又大于3d了。

什么是能级交错

电子所在的原子轨道离核越近，电子受原子核吸收力越大，电子的能量越低。反之，离核越远的轨道，电子的能量越高，这说明电子在不同的原子轨道上运动时其能量可能有所不同。原子中电子所处的不同能量状态称原子轨道的能级。
根据原子轨道能级的相对高低，可划分为若干个电子层，K、L、M、N、O、P、Q….同一电子层又可以划分为若干个电子亚层，如s、p、d、f等。每个电子亚层包含若干个原子轨道。
原子轨道的能级可以通过光谱实验确定，也可以应用薛定谔方程求得。原子轨道的能级与其所在电子的电子层及电子亚层有关, 还与原子序数有关。
E1s＜E2s＜E2p＜E3s＜E3p＜E4s＜E4d＜E4p＜E5s＜E5p＜E6s＜E4f＜E5d
规则E：np＞（n－1）d＞（n－2）f＞ns
1、不同电子层能级相对高低K