原子和原子雜化之後的軌道

2021-01-12 初中化學大師

表面上看著是個太陽系的結構(實際上就是),其實我們把他當成原子結構模型來記住原子是很方便的,以前有人提出過這個理論,咱們並不是第一個用。我一直以為,最好的記憶方法就是在原有記憶的基礎上進行改造。

原子 = 太陽系

太陽 = 原子核(放熱可視為「+」電 )請再自行找一下原子核的結構

行星 = 電子 (吸熱可視為 「-」電 )

以上是我們在初中學的原子的結構,很簡單也很簡陋,能強調的地方實在太少。這時候你會覺得原子核比較複雜,但是如果你學習學到物質的結構(《選修3》),你就會發現真正複雜的是外圍,因為它大啊!

電子分層,這是在初中學過的,越往外圈越大能夠容納的電子就越多。但在層和層之間還存在級別:

我們可以做一個簡單的類比 ,皇帝的大臣也是相互不同的,她們之間也存在著能量等級。離著皇帝近的,一刻也走不開,幹什麼事都不敢,本本分分的她們能量最低。離得遠的所謂山高皇帝遠,她們的能過量要大多的(簡直就是地頭蛇土皇帝)。能量最大的就是最活潑也是最容易造反或者拉幫結派的那些。

一種元素的化學性質其實就主要看這個原子的電子是不是願意造反和拉幫結派。那到底什麼樣的活潑?人性化的來看,越是一個人的時候就越不安分(想想你一個人在家,簡直就是皇帝),或者人很多的時候(比如傳銷)這兩個極端就會使原子不安分。書面一點也就是當最外層電子在靠近1和7的時候原子就非常活潑。但是能級相對這個來說要更複雜一點。因為上述原則有時候是有例外的,比如說泡利原理和洪特規則(這裡不再細說)。外層的不一定就一定比內層的活潑。

軌道,你可以把它當作層的細化,就像樓層和樓梯一樣。但是軌道其實是不存在的,因為電子運動的太快沒有什麼固定軌道,但是在這種位置電子所具有的能量是一定的不同位置能量不一樣就形成所謂軌道。該位置所具有的能量就是能級,能量是分立的所以是量子化的。

既然有了不同能級那麼電子就有了在能級之間跳動的能力。當電子所在能級發生變化時我們就稱為電子的躍遷。很顯然電子能級變高也就需要吸收能量,能級變低需要放出能量。電子原有的穩定狀態我們叫它基態。吸收能量之後的活躍狀態叫它激發態。其實我們很難讓基態的電子能量變得會更低。這個能量的供給方式可以使加熱或者光照,當電子躍遷時吸收和放出的能量主要也是以光的形式,所形成的光譜具有明顯特徵實際用途意義很大。其中一個就是測定元素種類,太陽元素種類就是以太陽光譜測得。

上圖是原子和原子雜化之後的軌道,這個我們會學到sp、sp1、sp2、sp3的雜化類型,形狀發生了改變,你所看到的綠色的其實就是軌道和能級的具象表現。本質就是電子大概率出現的地方,那個東西叫電子云,是電子出現的概率密度。

再往後難度和深度就比較大了,既然是了解我們就先說到這裡。

文中圖片均來自於網絡

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