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电子到底是怎么绕原子核运动的?你理解错了,不是地球绕太阳那样

常驻编辑 科普中国 2022-08-11 电子层   能级   原子核   电子   量子   原子   轨道   能量   区别   原理   地球   两个   太阳
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第三个电子层(M层),有s,p,d三个能级,所以就有一个s轨道,3个p轨道,5个d轨道,一共9个原子轨道,所以顶多容纳18个电子。Qc5拜客生活常识网

在自然界中,一切都在追求稳定,如果现在还不稳定,总会达到稳定状态。Qc5拜客生活常识网

因为稳定的事物变化少,不稳定的事物变化大,变化大的状态总会折腾到变化小的状态。Qc5拜客生活常识网

这个道理同样适用于物理学,稳定的状态意味着能量低,最稳定的状态,则能量处于最低状态。Qc5拜客生活常识网

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而洪特规则简单来说,就是能量最低原理,电子总是先占据能量最低的原子轨道,如果更低能量的原子轨道被占满了,才会被迫占领更高能量的原子轨道。了解洪特规则后,剩下的就是对比不同原子轨道的能量就行。Qc5拜客生活常识网

这些原子轨道的能量是这样的Qc5拜客生活常识网

1s就是第一个电子层的s轨道,2s就是第二个电子层的s轨道。2p就是第二个电子层的p轨道(第一个电子层没有p轨道)Qc5拜客生活常识网

按照横向对比,1s小于2s小于3s。 2p小于3p小于4p。Qc5拜客生活常识网

按照纵向对比,3s小于3p小于3d。Qc5拜客生活常识网

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按照横纵交错对比,就牵扯能量交错原理了。从第四个电子层开始,4s就小于3d了。后面的能量交错对比,自行查资料就行,我就不展开讲了。Qc5拜客生活常识网

泡利不相容原理的深层理解

不知道你有没有想过,为什么泡利不相原理认为一个原子轨道只能容纳两个电子呢?首先想象一下,原子核外分布着很多电子,这些电子都一样吗?Qc5拜客生活常识网

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如果只是直观感受,好像所有的电子长得都一样。按照常规方式我们不能鉴定出两个电子有什么不同。Qc5拜客生活常识网

但是理性思考一下,又觉得电子之间肯定存在着不同点。Qc5拜客生活常识网

事实上,电子之间的确存在很多不同点Qc5拜客生活常识网

为了区分电子。所以就需要制定一种特殊的方式给这些电子 标身份号码。Qc5拜客生活常识网

在量子力学中,电子存在几种不同点,就有几种量子数。所以量子数可能有很多种。Qc5拜客生活常识网

而对于核外电子,一般只做四种类型的区别,所以就有四种量子数Qc5拜客生活常识网

如果两个电子的四种量子数都相同,那么它们就具有相同的量子态,是不可能处于同一原子轨道上的。这才是泡利不相容原理的严谨解释。Qc5拜客生活常识网

但为什么泡利不相原理的结论却是:一个原子轨道顶多容纳两个电子。这又怎么理解?Qc5拜客生活常识网

要解释这个问题,我们就需要先了解一下电子的四种量子数,也就是四种区分方式。Qc5拜客生活常识网

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第一种区分就是主量子数

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