钻穿效应(penetration effect)是指在多电子原子中,由于量子数n,l不同,电子云分布状况不同,电子云和电子云间、电子云和核电荷间的相互作用引起原子轨道能变化的能量效应。
例如:主量子数n相同的各个轨道中角量子数l小的轨道,如l=0的s轨道,他的径向分布图中峰的数目最多,主峰离核最远,小峰离核最近,即钻得最深。
钻穿效应的大小可以根据核外电子云的径向分布函数进行定性判断:
主量子数n相同而角量子数l不同的轨道,能级的顺序是:Ens<Enp<End<Enf,这种现象叫作能级分裂。这是因为主量子数相同的各态中,s态峰的数目最多,它的分布特点是:主峰离核最远,小峰靠核最近,随着核电荷的增加,最靠近核的小峰在能量上的作用越来越明显。
这一方面是小峰所代表的电子云有效地避开其他电子的屏蔽,作厢在小峰上的有效核电荷大;另一方面,小峰所代表的电子云离核近。两个因素都使电子和原子核的相互作用能增加,对该轨道的能级降低影响较大。
钻穿效应如下:
所谓的钻穿效应指的是:原子核外层电子钻到内层,使它更靠近原子核,更易回避其他电子的屏蔽,因而能量更低的现象,叫做电子的钻穿效应。
钻穿作用越大的电子能量越低。钻穿作用的大小对轨道的能量有明显的影响。电子钻得越深,它受其它电子的屏蔽作用就越小,而受核的吸引力越大,因而本身能量也就越低。
钻穿效应的性质:
从量子力学观点来看,电子可以出现在原子内任何位置上。也就是说,外层电子可以钻入内部壳层而更靠近原子核,从而削弱了内层电子的屏蔽效用,相对增加了原子的有效核电荷,使得原子轨道的能级降低,这种现象称为钻穿效应。钻穿效应越大,意味着电子可以出现在离核近一些的区域,电子的能量越低。
以上内容参考:百度百科-钻穿效应