核外电子运动状态

Posted 2021-01-25 ch-someone

更一波奇怪的东西……

核外电子运动状态

电子运动特点：
质量小、运动范围小（r约为(1.0×10^{-10})米）高速（接近光速）

电子云

核外电子的运动与宏观物体不同，不能确定某一状态的电子在某个时刻处在核外空间何处。
只能确定电子在原子核外各处出现的概率。
若用点来统计电子在原子核外各处出现的多少，每出现一次记一个点，统计的结果(即概率分布图)看起来就像一片云雾，因而形象地称作电子云。

小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的多少——即概率密度。

电子云轮廓图：把电子在原子核外空间出现的概率p=90%的空间圈出来，得到的图。

核外电子的运动状态

电子层（能层）

按电子的能量可将电子分成不同的能层
光谱学符号K、L、M、N、O、P、Q。
第一、二、三……
同一能层的电子能量也可能不同

电子亚层（能级）

能级符号ns、np、nd、nf
1s
2s、2p
3s、3p、3d
4s、4p、4d、4f
5s、5p、5d、5f.
6s、6p、6d、6f..

S电子云——球形对称
P电子云——哑铃型
d电子云——四花瓣形
f电子云——更复杂

构造原理

是电子填充的一般顺序，也是能级能量高低顺序。

能级能量大小经验规律：
E（ns）=n
E（np）=n+0.7
E（nd）=n+1.4
E（nf） =n+2.1

电子云的伸展方向

原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个轨道

电子自旋

量子力学指出：电子的自旋有两种状态有顺时针和逆时针两种。用(uparrow downarrow)表示

核外电子排布规律

能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低状态。
处于最低能量的原子叫做基态原子。

当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。

核外电子排布规则

泡利原理

每个原子轨道只能容纳2个自旋状态相反相反的电子，用(uparrow downarrow)表示。通常称这两个电子为电子对。

洪特规则

当多个电子排布在同一能级时，电子总是优先分占不同的原子轨道，且自旋方向相同。

洪特规则特例：等价轨道全充满、半充满或全空的状态能量较低，是比较稳定的。

全充满：(p^6，d^{10}，f^{14})
半充满： (p^3，d^5，f^7)
全 空： (p^0，d^0，f^0)

按照构造原理排，可使原子的能量处于最低状态

相同的原子轨道在全充满（如(p^6)和(d^{10})），半充满（如(p^3)和(d^5) ）以及全空（如(p^0)和(d^0) ）状态时，体系的能量较低，原子较稳定。

原子光谱

原子在跃迁时会吸收(基态原子( ightarrow)激发态原子)或释放(激发态原子( ightarrow)基态原子)不同波长的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱。
吸收光谱和发射光谱总称原子光谱。

各元素的光谱是不同的，就像是元素的“指纹”，可以用来鉴别元素。甚至可以根据光谱发现新的元素。

电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式。

焰色反应、灯光、激光、焰火的原因都是电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，释放能量造成的。