电子在原子核外到底是怎么运行的,其实很多人都搞不清。
如今还有很多人误以为电子绕原子运动的类型与地球绕太阳运动一样,这就大错特错了!
你可能知道波尔的能级跃迁模型,电子云模型,但是电子到底是怎么运动的,你还是不太清楚。
然后咱们先从波尔的能级跃迁分析。一个电子从一个轨道跳跃到另一个轨道上,跳跃这个过程是不连续的,不存在过渡。
对原子轨道的误解
这里必须澄清一个概念,很多人会误以为原子轨道就是电子核外的电子层轨道。
其实,这种1,2,3的“轨道”并不是原子轨道,这是能层,也叫电子层。
能层就是高中化学学的K,L,M,N,O,P电子层,对应的电子层序号依次是1 2 3 4 5 6。
第一层也叫K层,第二层是L层,第三层是M层(依次类推)。每一个电子层(能层)又包含着不同的能级,一个电子层有几个能级,取决于电子层的序号。
比如第一个电子层(K)只有一个能级。第二个电子层(L)有两个能级(依次类推)。因为能级是电子层(能层)的下属,所以能级也叫电子亚层。能级其实就是高中化学学的s,p,d,f 原子轨道。
比如第一个电子层只有一个能级,这个能级就是s轨道。第二个电子层只有两个能级,这两个能级分别就是s轨道的和p轨道。第三个电子层有三个能级,这三个能级分别就是s,p,d轨道。剩下的电子层,依次类推就行。
但是一定要注意,第二个电子层有两个能级,并不是说只有s和p两个原子轨道。
除了s轨道,其他轨道都自带拷贝功能(严格来说是空间取向)。s轨道是球型,这种轨道不会复制自己,所以是单独存在的。p轨道的形状是哑铃型,这种轨道自带三倍拷贝功能,d轨道都是三个d轨道一起出现的。d轨道自带五倍拷贝功能,d轨道都是五个一起出现。
spdf轨道的拷贝倍数按照1,3,5,7等奇数形式计算。其实所谓的spdf轨道只是表示电子云的不同形状。电子大概率会出现在某一特定空间,恰好这样的空间会形成某一特定的形状。比如s轨道像球型,p轨道像哑铃型,d轨道像花瓣型。
现在已经搞清原子轨道的类型了,接下来就要看电子到底是怎么占据这些轨道的。
事实上,电子占据原子轨道的过程主要按照泡利不相容原理和洪特规则进行。
泡利不相容原理告诉我们一个原子轨道顶多容纳两个电子。
比如,第一个电子层(K层)只有一个能级,这个能级上只有一个s轨道,所以只能容纳两个电子。
第二个电子层(L层),有s,p两个能级,所以就有一个s轨道,3个p轨道,一共四个原子轨道,所以顶多容纳8个电子。