您当前位置:首页-物理空间-详情

为什么离原子核最近的电子层能量最低?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-07-15 09:46:40

这里有几点需要讨论。

首先,它的能量较低,但结合能较高。这是因为我们用“自由电子”表示束缚电子的能量。

既然要释放一个电子就必须加入能量,这就意味着我们把原子核周围壳层中的电子的能量表示为负值。

例如,氢的基态电子有:

E =−(mee432π2ϵ20ℏ2)

当你代入数字,你会得到:

Eground =−2.18×10−18 j =−13.6 ev

这意味着你需要给电子13.6eV的能量来使它从系统中释放出来。

因此,当我们说“更低”的能量时,我们的意思是“更负”——因此电子被更紧密地束缚。

谈到“最靠近原子核的壳层”还有一个小问题。毫无疑问,在写这篇文章时,提问者的想法是这样的:

为什么离原子核最近的电子层能量最低?

在这个模型中,很容易解释为什么较高的n导致较高的能量(较少的负能量)。如果你仔细分析这些数字,你会发现轨道的半径是:

r=n2Za0,其中a0为玻尔半径,a0=0.53×10−10,Z为原子核上的电荷。

系统有一个静电术语的能量U =−Ze24πϵ0r——因此当r变大(大n),分数变小,因此,由于负号,能量变低。

但问题是,这并不是物理学实际的样子。玻尔模型令人难以置信,因为它给出了一些正确的答案(关于氢的答案),但却是完全错误的原因!

如果你正确地运用量子力学,你会得到像这样的波函数:

为什么离原子核最近的电子层能量最低?

这里有一个问题——这些不是漂亮的圆!

电子确实更接近原子核的概念在量子力学中失去了意义——它仍然是一件值得讨论的有用的事情,但它变得更加复杂了。

对于氢,我们不能把n的增加和轨道半径的增加联系起来。能量只与n有关。这样可以避免很多错误!

然而,当你最终得到多电子系统时,就会变得很奇怪。然后你就会发现4s层的能量比3d层要低——而波尔模型(和氢模型)预测n= 3的能量应该更低!

你还得考虑电子的自旋态反对称自旋态的能量要比对称自旋态的低即使它们有完全相同的空间构型。

这是一个直接扳手在你的工作“更接近核”理论-因为我们可以有两个电子系统与完全相同的“轨道”-但其中一个是低能量比另一个!

我可能会在接下来的几个小时里继续谈论这个问题(我目前正在修改原子的精细和超精细结构!)但这可能是一种转移。

在一个简单的单电子原子模型中,很容易看出半径越大,意味着离带电原子核越远,负能量就越高,负能量就越少。

然而,当你试着正确地做物理学的时候,这个想法几乎是行不通的!有时,距离原子核的概念可以被重新引用(用来解释4s/3d异常),但有时,确认的能量并不完全与电子的空间部分(术语分裂)有关。
D相关下载
Z最新攻略更多+
热门文章更多+
近期大作更多+