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(能级交错)-用钻穿效应和屏蔽效应解释能级交错

轨道,能级,量子(能级交错)-用钻穿效应和屏蔽效应解释能级交错

发布时间：2016-12-08加入收藏来源：互联网点击：

很多朋友想了解关于能级交错的一些资料信息，下面是小编整理的与能级交错相关的内容分享给大家，一起来看看吧。

之前向大家简单介绍了元素周期表，当时提到了过渡元素，里面涉及了核外电子排布的内容。这时，如果还是用之前粗略的划分方式很多问题就无法解释了，于是本期讲讲原子轨道，把核外电子排布的方式更加深入地解释一下。

注：本期主要涉及量子化学理论，比较难理解，直接记结论即可。

原子轨道不是原子运行的轨道，而是指原子里电子运行的轨道波函数，表达电子在原子核附近运动时出现位置的概率高低，直观来看就像是围绕在原子核周围一团密度不均匀的云，称为电子云。

既然是波函数，那不难看出，原子轨道是通过解薛定谔方程得出的了，推导过程不展开，我们直接看结论：

原子轨道按照能量高低可以分为几个层次，而电子也是优先填充到能量较低的轨道中，这称为能量最低原理。而把电子处于能量最低的轨道的状态称为基态。

从大的层次看电子所处的轨道分为若干能层（电子层），就是之前所说的K、L、M层，用n表示，称为主量子数。能级的概念可以体现出量子理论的特征了，即微观体系下，电子所处轨道能量的变化不是连续的，而是一跳一跳的。

那具体到某一能层n，又可以细分为具体的能级（电子亚层），用l表示。能级是怎样一种概念呢？物理学上旋转物体具备角动量，这个l就表示角量子数。通过量子力学可知对于每个给定的主量子数n，角量子数的取值只能是从0到n-1这n个值。

能级用s、p、d、f、g表示（目前前七个周期的元素只有s、p、d、f四种电子亚层，g理论上出现在第八周期元素）。通俗些说就是第一能层上只有一个s亚层即1s，第二能层上有s亚层和p亚层即2s2p，第三、第四能层能层上有s亚层、p亚层和d亚层即3s3p3d、4s4p4d……从能量高低的角度看应该是能层数越大，对应能级能量越高，到由于存在能级交错现象，会出现低能层的某些能级能量高于高能层的某些能级，例如4s对应的能量低于3d。正是因为这种情况，才导致g轨道直到第八周期才会出现。

通过解薛定谔方程，以及各种量子数的数值限制，可以得到关于s、p、d轨道的波函数，从直观上来看电子亚层反映的是电子云形状，s轨道对应球体；p轨道对应纺锤体，沿直角坐标系空间三个坐标轴方向分布；d轨道比较复杂，对应花瓣型；f轨道就更加复杂。

在外加磁场存在下，受洛伦兹力影响，电子亚层由于空间方向的不同还能发生细微分裂，用磁量子数m表示。s轨道对应一个磁量子数，p轨道对应3个，d轨道对应5个，f轨道对应7个。当然在不存在外界磁场的条件下，同样能层、同样种类的轨道能量是一样的。

以上便是原子轨道的基本介绍。

此外，电子在高速运动的过程中还发生自旋现象，这个对应自旋磁量子数，用ms表示。自旋磁量子数只有两个，记作±1/2。

两个电子，量子数n、l、m相同，自旋磁量子数ms相反，则可以填充到某一原子轨道当中。即某个原子轨道可容纳的电子数目为2。

现在我们得出元素的核外电子排布比之前详细得多啦。举个例子：Na由之前用281表示进化成(1s)2(2s)2(2p)6(3s)1的形式。

本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。