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原子中所有的能量都在电子中吗

答案:3  悬赏:70  
解决时间 2021-04-27 22:40
  • 提问者网友:巴黎塔下许过得承诺
  • 2021-04-27 16:09
我在学原子能级结构的时候,
在一个教辅中看到这么一段:氢原子能量为-13.6ev时,表示原子的总能量为-13.6ev,即电子的动能与电势能之和为-13.6ev。
这意思就是说原子的所有能量都在电子中了????
这应该如何去理解呢???
最佳答案
  • 二级知识专家网友:山鬼偶尔也合群
  • 2021-04-27 16:49
可以计算啊,不过先说明哈,你的那个认为是错误的,我们用经典物理的方法来一步一步地来反着推导计算〖应该是先通过氢原子谱知道了13.6eV这个数据,才根据经典物理求玻尔半径的,现在为了解释这个13.6eV,我们反着来算一下就明白了。〗:

首先,氢原子是最好的标本,因为它只有1个电子,这个电子没有轨道角动量,也就是说这个电子围绕氢原子核做匀速圆周运动:库仑引力提供向心力:ke²/r²=mv²/r……①。

电子在库仑场中的势能Ep是引力对距离的导数,Ep=dF/dr=-ke²/r……②【以无穷远的地方为零势能面】

电子动能Ek=0.5mv²……③,把①代入③,有Ek=0.5ke²/r=ke²/2r……④。

电子总能量E=Ek+Ep=-ke²/2r≈-9×(10^9)Nm²/C²×[1.6×10^(-19)C]²÷[2×5.292×10^(-11)m]≈-2.17687×10^(-18)J≈-13.60544eV
【其中,9×(10^9)Nm²/C²是库仑常数,1.6×10^(-19)C是电子电量,5.292×10^(-11)m是氢原子的第一玻尔半径,也就是氢原子基态时的电子公转半径。】

这也就是说你教材上那段“氢原子能量为-13.6ev时,表示原子的总能量为-13.6eV,即电子的动能与电势能之和为-13.6eV。”的话是正确的,至于为什么是能量是个负数,你也看到了,我计算中假定了无穷远处为零势能面,而氢原子中的电子是束缚态电子,距离氢原子核的路程很短,不是无穷远(这个无穷远,怎么说呢?自由电子距离核的路程一般就算无穷远了,在绝对零度的时候,自由电子的能量就为0)。

★★★★★★但是,你紧接着后边的理解是错误的,因为原子能量不光是电子能量,13.6eV仅仅只是电子的能量,原子的能量还要包括原子核的能量。事实上,原子核也是分有能级的,中子和质子也是分能级进驻各自属于自己的轨道,有条不紊,只是原子核中核子的轨道不像电子轨道是一圈一圈的,而是一种高度抽象化的轨道,原子核的能量比电子能量大得多,核反应的能量就是由原子核中核子的重排与衰变而来的,那个能量一般是在MeV量级,是电子能量的百万倍!
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  • 1楼网友:零负荷的放任
  • 2021-04-27 17:26
决定多电子原子能量的量子数有主量子数n 和 角量子数l 【1】n 代表主量子数,主要是决定原子的电子占据哪个电子层。主量子数越大则电子占据更高的电子层,原子的能量越高;主量子数越小则电子占据更低的电子层,原子的能量越低。 【2】l 代表角量子数,主要决定原子的电子占据同一个电子层的哪个亚电子层,所以,角量子数必须建立在主量子数的基础上,如果主量子数没有确定,讨论角量子数就没有意义。主量子数相同时,电子都处在同一个电子层。此时,角量子数越大,则电子占据更高的亚电子层,原子的能量越高;角量子数越小,则电子占据更低的亚电子层,原子的能量越低。 【3】m 代表磁量子数,主要决定原子的电子占据同一个亚电子层的哪个轨道。因为同一个亚电子层的不同轨道,能量都是相等的,所以,m的大小不影响原子的能量。 【补充】在多电子原子中,电子的能量决定于(主量子数n 和 角量子数l )。在单电子原子中,电子的能量决定于(主量子数n )
  • 2楼网友:疯山鬼
  • 2021-04-27 17:00
不是,简单举个例子,原子弹和氢弹的能量是由原子核裂变和聚变产生的。想来电子怎么都没这么大能量。
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