高中化學(xué) 電子云

2020-06-01 13:44 作者:重新做人啦R 0人讀過(guò) | 我要投稿

電子云的概念

電子云是物理和化學(xué)中的一個(gè)概念，就是用統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)核外電子空間分布的形象描繪，它區(qū)別在于行星軌道式模型。電子有波粒二象性，它不像宏觀物體的運(yùn)動(dòng)那樣有確定的軌道，因此畫(huà)不出它的運(yùn)動(dòng)軌跡。不能預(yù)言它在某一時(shí)刻究竟出現(xiàn)在核外空間的哪個(gè)地方，只能知道它在某處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)有多少。為此，就以單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)幾率，即幾率密度大小，用小白點(diǎn)的疏密來(lái)表示。小白點(diǎn)密處表示電子出現(xiàn)的幾率密度大，小白點(diǎn)疏處幾率密度小，看上去好像一片帶負(fù)電的云狀物籠罩在原子核周?chē)虼吮环Q為 “電子云”。在量子力學(xué)中，用一個(gè)波函數(shù)Ψ（x，y，z）表征電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并且用它的模的平方|Ψ|2值表示單位體積內(nèi)電子在核外空間某處出現(xiàn)的幾率，即幾率密度，所以電子云實(shí)際上就是|Ψ|2在空間的分布。研究電子云的空間分布主要包括它的徑向分布和角度分布兩個(gè)方面。徑向分布探求電子出現(xiàn)的幾率大小和離核遠(yuǎn)近的關(guān)系，被看作在半徑為r，厚度為dr的薄球殼內(nèi)電子出現(xiàn)的幾率。角度分布探究電子出現(xiàn)的幾率和角度的關(guān)系。例如s態(tài)電子，角度分布呈球形對(duì)稱，同一球面上不同角度方向上電子出現(xiàn)的幾率密度相同。p態(tài)電子呈8字形，不同角度方向上幾率密度不等。有了pz的角度分布，再有n=2時(shí)2p的徑向分布，就可以綜合兩者得到2pz的電子云圖形。由于2p和3p的徑向分布不同，2pz和3pz的電子云圖形也不同。

電子云和概率密度

在電子的振動(dòng)圖案中，對(duì)應(yīng)于一種振動(dòng)的能量空間的每一點(diǎn)上的幾率密度，代表電子在該點(diǎn)的或然率，在距離原子很遠(yuǎn)的地方，幾率密度為零，這意味著非常不可能在那里找到電子，在非常鄰近核的區(qū)域，電子出現(xiàn)的幾率也為零，則說(shuō)明電子無(wú)法到達(dá)此區(qū)域。

現(xiàn)已經(jīng)證明電子在核外空間所處的位置及其運(yùn)動(dòng)速度不能同時(shí)準(zhǔn)確地確定，也就是不能描繪出它的運(yùn)動(dòng)軌跡。在量子力學(xué)中采用統(tǒng)計(jì)的方法，即對(duì)一個(gè)電子多次的行為或許多電子的一次行為進(jìn)行總的研究，可以統(tǒng)計(jì)出電子在核外空間某單位體積中出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多少，這個(gè)機(jī)會(huì)在數(shù)學(xué)上稱為概率密度。例如氫原子核外有一個(gè)電子，這個(gè)電子在核外好像是毫無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng)，一會(huì)兒在這里出現(xiàn)，一會(huì)兒在那里出現(xiàn)，但是對(duì)千百萬(wàn)個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)統(tǒng)計(jì)而言，電子在核外空間的運(yùn)動(dòng)是有規(guī)律的，在一個(gè)球形區(qū)域里經(jīng)常出現(xiàn)，如一團(tuán)帶負(fù)電荷的云霧，籠罩在原子核的周?chē)?，人們稱之為電子云。這團(tuán)“電子云霧”呈球形對(duì)稱，如下圖所示。電子云是電子在核外空間出現(xiàn)概率密度分布的一種形象描述。原子核位于中心，小黑點(diǎn)的密疏表示核外電子概率密度的大小。