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基础电子 - 材料
物质由分子组成,分子又由Atomics组成。根据玻尔的理论,“Atomics由带正电的Atomics核和许多带负电的电子组成,这些电子围绕Atomics核以各种轨道旋转”。当电子从较低态提升到较高态时,称为被激发。在激发时,如果电子完全从Atomics核中移出,则Atomics被电离。因此,Atomics从正常状态提升到电离状态的过程称为电离。
下图显示了Atomics的结构。
根据玻尔模型,电子被认为在特定的轨道中移动,而根据量子力学,电子被认为位于Atomics自由空间中的某个位置,称为轨道。这个量子力学理论被证明是正确的。因此,可能发现电子的三维边界称为Atomics轨道。
量子数
电子移动的每个轨道的能量和形状都不同。轨道的能级可以使用称为量子数的离散积分和半积分集来表示。有四个量子数用于定义波函数。
主量子数
描述电子的第一个量子数是主量子数。它的符号是n。它指定数字的大小或顺序(能级)。随着n值的增加,电子到Atomics核的平均距离也增加,电子的能量也增加。主能级可以理解为外壳。
角动量量子数
这个量子数以l为符号。这个l表示轨道的形状。其范围从0到n-1。
l = 0, 1, 2 …n-1
对于第一个壳,n = 1。
即,对于 n-1,l = 0 是 n = 1 时 l 的唯一可能值。
因此,当l = 0时,称为S轨道。S的形状是球形的。下图表示S的形状。
如果 n = 2,则 l = 0、1,因为这是 n = 2 的两个可能值。
我们知道当l = 0时它是S轨道,但如果l = 1,它是P轨道。
电子更容易找到的 P 轨道呈哑铃形。如下图所示。
磁量子数
该量子数用m l表示,表示围绕Atomics核的轨道的方向。m l的值取决于 l。
$$m_{l}= \int (-l\:\:到\:+l)$$
当 l = 0、m l = 0 时,这代表 S 轨道。
对于 l = 1、m l = -1、0、+1,这是三个可能的值,这代表 P 轨道。
因此我们有三个 P 轨道,如下图所示。
自旋量子数
这用m s表示,这里的电子在轴上旋转。电子旋转的运动可以是顺时针或逆时针,如下所示。
该自旋量子数的可能值如下:
$$m_{s}= +\frac{1}{2}\:\:上$$
对于称为旋转向上的运动,结果是正一半。
$$m_{s}= -\frac{1}{2}\:\:向下$$
对于称为旋转下降的运动,结果是负一半。
这是四个量子数。
泡利不相容原理
根据泡利不相容原理,Atomics中没有两个电子可以具有相同的四个相同量子数。这意味着,如果任何两个电子具有相同的 n、s、ml 值(正如我们上面刚刚讨论的),那么它们的 l 值肯定会不同。因此,没有两个电子具有相同的能量。
电子外壳
如果 n = 1 是壳层,则 l = 0 是子壳层。
同样,n = 2 是一个壳层,l = 0, 1 是一个子壳层。
n=1、2、3……对应的电子壳层分别用K、L、M、N表示。对应于l = 0、1、2、3等的子壳层或轨道分别用s、p、d、f等表示。
让我们看一下碳、硅和锗(IV-A 族)的电子排布。
据观察,每种情况下最外层的 p 子壳层仅包含两个电子。但电子的可能数量是六个。因此,每个最外层都有四个价电子。因此,Atomics中的每个电子都具有特定的能量。任何物质的分子内部的Atomics排列几乎都是这样的。但Atomics之间的间距因材料而异。