2s層電子雲是球面還是球體?

時間 2021-05-06 13:01:40

1樓:Heptink

嚴格來說不是球面也不是球體,是充斥整個空間的一片區域,這片空間有多大這個區域就有多大。

但是90%以上概率密度區位於乙個封閉球面內,我們一般採用這個球面來表達2s能級電子雲模型。因為在這個範圍之外,概率密度太低了(但不是0),電子幾乎不可能再出現在這以外的區域,就算有,也幾乎不存在影響。

但這個球面內部結構並不是均勻的,它更接近於乙個套娃型結構。

讓我們來看看電子雲的徑向密度分布函式(D函式),你會理解的更加透徹:

就像你看到的,2s電子雲軌道在接近核的位置其概率密度達到了一次峰值——這就意味著在這個半徑(s能級軌道角度密度分布函式為定值)位置附近出現了第乙個高概率密度區,電子易於在這個位置出現。

再向外,我們會達到第二次峰值,這就是第二個高概率密度區,在這乙個半徑位置附近電子再次易於出現(並且比第乙個高概率密度區容易得多)。

那麼2s能級電子雲的這個結構有點像什麼呢?

不像球體,也不像球殼,它更像乙個長成球形了的鱷梨(牛油果。(不是特別嚴謹,單位暫時找不到更好的比方了)

這樣一種『緻密-鬆散-較緻密-鬆散』的結構

事實上——

根據電子雲的徑向概率密度分布函式,你可以知道電子雲在逐漸遠離原子核的方向上是如何分布的。然後根據電子雲的角度概率密度分布圖(就是那些球形、啞鈴形、風車形、WindowsXP屏保形的電子雲圖),你就可以依次判別出各種能層各種能級下電子雲的實際結構了。

2樓:想回國的留學狗

準確來說是不定型。

薛丁格方程只能給出1S的準確解。

其他的都是根據分子軌道理論做出的近似解。

才疏學淺的我,用Python試過。兩個電子的薛丁格方程解不出來。可能有大佬可以。

換句話說,你看到大部分的所謂「球形」的電子雲,只是乙個電子活動範圍的乙個近似解。

實際上,它就是乙個電子劃過的軌跡。在這個劃定的區域裡面出現該電子的概率為100%。p等的那些軌道你看到有兩個球體是因為這是薛丁格方程的解在正負座標軸上面的顯示(成鍵軌道和反鍵軌道),能量低,穩定。

另外乙個需要高能量才能達到,不穩定。

但不是說一定要到能量高到某個值,電子才會出現在高能量的反鍵軌道。這裡重申一下,這個「球體」只是電子會出現的乙個三維空間。出現概率要計算。

空間的大小和形狀要按照方程算,不過一般都是球體。因此,即使能量低,電子也有概率出現在反鍵軌道。

至於大小。乙個比乙個大。因為電子多了,poli不相容原則,同乙個軌道不能出現兩個完全相同的電子,而軌道裡面的電子的狀態是有限的。後面的軌道只能一層一層往外疊。

同乙個原子的兩個軌道也不能重疊,方程的有效解個數有限制。如果超過了,就只是幾個相互矛盾的解。

不過有另外一種「重疊」,叫雜化。兩個軌道合為乙個軌道。

同乙個電子可以出現在兩個不同的軌道,但是同時同乙個軌道裡面的電子個數是恆定的。也就是說,有個電子能級躍遷上去了,就會有另外乙個電子能級躍遷下來

高等有機裡面有詳細說。

最後說一下波函式。波函式就是薛丁格方程裡面的。至於為什麼電子要波函式,因為電子的能量分四種:

振動,動量,磁場和相互吸引力(名字我忘了)。振動和動量在運動中產生波一樣的運動軌跡。其他的只是會影響振幅和週期的大小。

3樓:

球體誒正如即使是氫原子,在基態電子軌道也不是乙個層

具體算的話上公式吧

其實你滿腦子都是經典思路中

………不過給你乙個用經典思路能想象這個結構的方法………

………也許能協助理解,但為了考試,還是要早點進入量子力學模式………

第一層沒的說,球體,但我們就是要用經典思想想象電子在繞著原子核做經典運動。只不過軸心會不停的變動。

第二層的2s,它會受到1s的電子經典運動形成磁場的影響,在1s旋轉方向的軸兩側,各放置乙個電子,這就是2s,但因為1s的軸是亂轉的,所以2s也是亂轉的,倒也是球體,不過你要記住,2s也有乙個軸。

第二層的6p,這是三個軌道位置,也就是三個彼此垂直的位置,這是六個電子

然後第三層

1s影響了2s,2s繼續影響3s

同樣,2p形成的磁場會繼續向外,影響3p的空間位置和形態

但第三層還還能在放10個電子,也就是五個軌道位置,這時你在2p的三個垂直軸劃分的界限上,各放置乙個區域,這樣能安排八個電子,現在只剩下一組兩個電子沒安排了。

你這時候去看圖示,就能看到最後一組電子的位置是多奇葩…這個可以靠量子力學的公式解釋,但如果你非要用經典思路想象,那考試你就懸了…不過如果腦洞夠大其實還是沒問題的。

第四層也是如此,能繼承的繼承,繼承不了的就佔位置插入

看著挺扯吧,但可以用經典模型下解釋,不多說了,應該夠你用了,不過為了考試,還是早點放棄經典思維為上

4樓:韓紫奇

首先,電子雲是表示電子出現概率的圖形,測不准原理高中就有學,有機會好好了解下波函式。

然後,電子雲的形狀其實就是二階線性偏微分薛丁格方程ψ(x,y,z)在三維座標下的圖形。

最後,電子是不斷運動的,2s層的電子雲當然是球體,層級之間的本質區別還是能量大小的區別。電子雲密度最大的地方恰恰是離原子核最近的部分,就是說離原子核越遠,電子出現的機率越小,電子雲密度越小。

層級之間不能說交叉吧,我想題主想問的應該是有沒有重疊。當然是有重疊的啊。

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