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叫做钻穿效应（penetration effect），钻穿效应可以使能级降低。

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。

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。

对于n和l都不同的轨道，n值大的电子亚层能级反而比n值小的电子亚层能级低，例如E4s径向分布函数图进行比较可以看出（如下图）：

4s最大峰虽然比3d离核要远，但是它有小峰很靠近核。因此，4s比3d钻穿能力要大。4s和3d的径向分布函数图时也更好地回避其他电子的屏蔽。结果4s电子虽然主量子数较3d大，但角量子数小，钻穿效应大，使得4s轨道能级低于3d轨道的能级，即E4s

参考资料

最新修订时间：2022-05-06 21:30