《原子结构教学中很容易出现误解的几点》pdf

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  • 更新时间: 2019年01月27日
一、对能量最低原理的误解
关于能量最低原理,很多教师和学生都简单的理解成了电子首先填充到能量最低的轨道中去( 很多资料上都这样表述) 。这样去理解能量最低原理是错误的。因为某原子核外电子所处的“轨道能”不仅与核电荷数、能层、能级等有关,还动态地与电子的数目以及与其他电子各处在什么轨道上有关。即原子轨道的能量大小并非一成不变,而是动态变化的。
所以,能量最低原理不是指原子轨道能量高低,也不是指原子轨道能量之和最低,而是指原子体系的总能量处于最低状态。
还有一点,就是在人教版教材中有这样一句话: “基态原子的核外电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。”
泡利原理的表述为: “在一个原子轨道里,最多只能容纳 2 个电子,而且它们的自旋状态相反”。洪特规则表述为: “当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同。”
量子力学证明: 两个电子占据同一轨道时,自旋方向相反,有利于原子体系的能量降低。洪特规则及其特例( 全满、半满、全空) 是对泡利原理的补充,这样也可使原子的整体能量最低。由此可以看出,泡利原理和洪特规则及其特例均是从能量最低的角度来阐述核外电子是怎样排布的,泡利原理和洪特规则及其特例实际上就是能量最低原理的具体体现。所以,能量最低原理、泡利原理和洪特规则及其特例不是并列关系,而是从属关系。笔者认为,“基态原子的核外电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则”的说法值得商榷。

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