結構化學 電子雲不是形容乙個電子的出現概率嗎?對於碳正離子來說,沒有電子了,為什麼還會存在p軌道?

時間 2021-05-29 22:56:22

1樓:charlary

電子雲形容乙個電子的出現概率只是乙個通俗的說法。真正嚴格的表述是,電子雲描述的是電子處於該軌道時,在空間中出現的概率。也就是說不考慮多體相互作用的時候,這個軌道是本徵的,和有沒有電子,電子處於哪個軌道上沒有關係。

更廣泛來說,在單電子近似下,只要有乙個束縛場,就會有一系列的能級,每個能級對應乙個波函式,也就是乙個電子雲分布,這個和有沒有電子,有幾個電子,電子處於什麼狀態都一點關係都沒有。

2樓:

可以這麼理解:p軌道存在是因為原子核存在。

沒了p電子,s層電子在受到擾動/激發,也是會躍遷到p軌道的。

結論:軌道存在跟電子沒多大關係。

3樓:我的兔子去哪兒了

我覺得不必說得複雜,題主只需要理解能夠精確求解的氫原子問題就可以了。因為題主的疑惑主要是因為對量子力學基本知識的欠缺,以及教科書為了方便學生理解使用的一些讓人「誤解」的詞語。

氫原子只有乙個電子,那麼按題主的邏輯,1s以上的軌道怎麼會存在呢?你也許可以用激發的電子佔據高層軌道來解釋,但是為何不直接按著量子力學中算符的本徵值理解呢?本質上來說,這些軌道就是求解氫原子的定態薛丁格方程得到的,因此無論實際氫原子的電子處於什麼狀態(理論上來說甚至可以不在本徵態上,也就是不在任何「原子軌道」上),只要哈密頓算符形勢沒變,這些軌道(也就是相應的本徵矢)是不會改變的。

其它答主提到的分子軌道等等,涉及的問題更複雜一些,但只要題主能夠熟悉氫原子體系中的量子力學知識(結構化學書都有吧),至少能更深入地理解這些問題。

4樓:

因為從原則上講,多電子問題不能直接解,所以一開始就引入了單電子近似,即軌道近似。

所以所有的,你看到的「軌道」,都是單電子解出來的,然後電子再乙個個往上加。

(不知道是不是想問這個,還是我問題理解錯了。)

5樓:楊知守

從分子軌道的角度來說吧,做了個簡單的計算(Q-Chem ,B3LYP/6-31G*)

首先碳原子有六個電子,氫原子三個電子,除了碳原子的1s兩個電子以外的電子都是價電子。

碳原子的1s軌道,有兩個電子,幾乎不參與成鍵。

主要的鍵來自於碳原子的2s,2px,2py,2pz軌道與氫原子1s軌道的作用,其中2號軌道的成分是比較清楚的,

碳原子2s軌道和氫原子1s軌道所形成的成鍵軌道,有兩個電子

3號4號軌道是一對簡併的、雙佔據的成鍵軌道,主要來自於碳原子的2px,2py和氫原子1s軌道的相互作用,

而題主所指的,應該是5號軌道;它來自於碳原子的2pz軌道,是體系的LUMO。它不被佔據,但是在一些化學反應中起到作用,

而題主所說「電子雲形容乙個電子的出現概率」,與以上所描述的具體的分子軌道沒有直接關係;為了求得「電子雲」,我們需要把被佔據的分子軌道(單電子波函式 ,表示第 個電子佔據編號為 的分子軌道,其自旋為 )組合成多電子波函式 來描述體系中八個電子的運動。從多電子波函式,我們通過積分,

函式 才是「電子雲」,自變數是空間中的乙個點,得到乙個實數,(根據哥本哈根詮釋)這個數正比於在這個點(附近)找到電子的可能性。

分子軌道和價鍵理論各是一套從單電子波函式生成多電子波函式的方法,具體見

分子軌道理論是否已經十分完美?

順便打個廣告,

是乙個免費開源的量子化學視覺化軟體,配合(付費的)Q-Chem使用,但使用者可以向乙個節點免費提交小型計算。

6樓:魏俊年

我不並做物理和理論化學,就用不嚴謹的有機化學工作者的眼光解釋一下啊,不對之處不要深究,只是為了方便高中生和低年級本科生初步理解概念。。。

首先乙個分子是一堆原子核和和外面的電子組成的,你得首先學會把它們分開看待。因為在原子中,核的質量比電子大很多,運動也比電子慢得多。這就是波昂-奧本海默近似。

不同元素原子核不同,但是電子之間無法區分,電子都是相同的。

一坨原子核在一起,不管基於量子力學什麼理論(怎麼算我也忘得差不多了。。。),whatever,結構化學的老師告訴我們,這一坨原子核在一起,會形成乙個特定勢場。

換句話說,這時候拿過來乙個電子,加入這個系統,電子不能隨心所欲地運動,會被約束到一些特定區域無規則運動,這主要由原子核形成的勢場決定,次要由之前填充的電子一起形成的勢場決定。

這個區域就叫軌道,單原子的原子核形成的勢場,就叫原子軌道,一坨原子核在一起,所形成的勢場,就叫分子軌道。

那個在特定區域跑來跑去的電子,表觀上就形成了電子雲。電子雲用來體現這個電子在軌道特定位點出現的概率。

舉個例子,碳正離子由碳原子核和幾個氫原子核在一起,形成了乙個勢場,電子只能順序填充在對應的軌道上,僅在軌道允許空間內自由運動,而不是在整個空間無規運動。

電子按照軌道能量從低到高,順序填充進來。其中某個軌道,有沒有電子沒關係,軌道上有電子,就叫電子填充到了此軌道,不然就叫空軌道。

7樓:王璟

個人理解,這只是方便唯像地理解這些而人為設定的

平面型碳正離子的p軌道雖然在沒有電子填入的時候可以認為它上面不存在電子雲

但是一旦它參與反應,哪怕只是一點點電子填入(在過渡態中),它表現得就像p軌道,所以把它描述為p軌道方便不需要數學就能唯像地理解電子的流動

你要理解原子軌道說白了是乙個乙個在多電子體系下已經解好的波函式,只要原子有可能在某軌道上填入電子,它就可以套用這些解,比如Li原子,可以套用1s和2s的解如果鋰原子成了離子,它2s上沒有任何電子雲密度,但是這個解仍然是可用的,例如你把乙個電子激發到2s形成三重態,你可以用這個解來算出躍遷的能量(當然鋰離子和鋰原子的2s軌道能量其實是有區別的,不能完全用鋰原子的2s來硬代鋰離子的2s),你當然可以說在沒有激發之前2s是不存在的,但是為了好理解我們可以假定它存在

再扯下去就要扯到什麼算存在什麼算不存在了

這就是哲學範疇了

但是簡單地說我們可以套用鴨子哲學

這個碳正離子的看起來像有個p軌道,反應起來像有個p軌道,那麼我們就認為它有個p軌道

8樓:前行者

是的電子雲是運來形容電子出現的概率的,但是軌道應該是原子的原子核形成的,而電子只是相當於填充物,並不是說沒有電子就沒有軌道,就像火車軌道,就算沒有火車他照樣存在。

9樓:Cccentury

你這個觀點理解的混了,電子雲的確是概率密度,但是電子雲是描述乙個軌道上電子分布的概率密度,是乙個波函式,與軌道上有無電子沒有關係。就好比鐵軌上沒有火車在跑,但鐵軌還是一直存在在那,對於任意原子,並不是說有電子才有軌道,而是所有的軌道是本來就存在的,電子依次填入的這些軌道,簡單的說就是H原子也會有2s 2p 3s 3p 3d等等這些軌道,只不過只有1s上有電子

ps:這個問題學無機化學就能搞定了,結構太深,先學好四大化學再看

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