核外电子的运动状态和空间运动状态是核外电子空间运动状态指原子核外有几个电子就有几个运动状态。空间运动状态不包含电子的自旋状态,也就是说电子的空间运动状态指的是原子轨道有几个。空间运动状态这个概念是在介绍电子知识方面进行引出的,属于高级的物理学知识。
运动状态的介绍
运动状态,是指物体进行机械运动时相对某个参考系的状态。运动状态有静止,匀速运动,加速运动,减速运动,也有直线运动,曲线运动等多种状态。在物理上,当物体的从快到慢,从慢到快或从静止到运动时物体的速度发生变化。
当物体向左转,向上转物体的运动方向发生变化时,我们就说物体的运动状态发生改变。运动状态与力之间的关系,力是改变物体运动状态的原因,力不是维持物体运动的原因。力可以改变物体的运动状态。
比如说,用力推箱子,推力使箱子发生位移,那么推力使箱子的运动状态发生改变。汽车刹车减速,摩擦力使汽车降低运动速度,那么摩擦力改变了汽车的运动状态注意,力只是可以改变物体的运动状态,并不是只要物体受力作用其运动状态就一定会改变。
s电子可以有两种自旋的选择,不同的自旋表示电子的运动状态不同,但是这两种自旋的s电子在无外加电磁场的情况下彼此的能量是相同的。
其实最简单的例子是:相同能量的自由电子可以有不同动量,因为动量是矢量,不仅有大小,还有方向。自由电子能量相同,只是指他们的速率相同,但速度的方向却不一定相同,不同的方向就意味着运动状态不同。
氧离子10个电子,所以10种运动状态
同理氧原子8种
氧原子电子排布1s2 2s2 2p4,所以电子轨道3种
镁原子排布1s2 2s2 2p6 3s2,所以电子轨道4种
每个轨道能级都不同,所以氧原子3种不同能级的电子,镁原子4种
核外电子运动状态的能量计算:
动能是136eV,电势能是-272eV动能为正,电势能为负,电势能绝对值总是动能的两倍
无穷远处的电势能为0,所以距离原子核r处电势能为
-kee/r
而电场力充当向心力,kee/r^2=mv^2/r
所以 mv^2=kee/r
所以动能为1/2 mv^2=1/2kee/r=-1/2电势能
故动能是电势能的一半
描写电子运动状态的四个量子数是主量子数,角量子数,磁量子数,自旋量子数。 我想是不是可以这样理解: 描述电子在空间的运动状态: 主量子数n代表电子在空间运动所占的有效体积; 角量子数L规定其运动的 轨道角动量 ;如:s,p,d,f; 磁量子数mL规定其运动的 轨道角动量在磁场方向的分量 ;如:px,py,pz; 自旋量子数S规定其运动的 自旋角动量 ; 自旋磁量子数mS规定其运动的 自旋角动量在磁场方向的分量 。 在这里, 自旋量子数是表征自旋角动量的量子数,就像角量子数是表征轨道角动量量子数一样; 角量子数只表示了电子运动的轨道形状,如s、p、d、f,但没有表明其在磁场方向的分量,即px、py、pz或dxy、dxz……等;自旋量子数S也只是表示了电子自旋的角动量,而没有表明其自旋角动量在磁场方向的分量是顺时针还是逆时针。 至于数值,因为我们讨论的是电子,电子属于费米子;费米子遵循的费米-狄拉克统计,其中一个显著特点, 就是遵循“泡利不相容原理”, 即在一个费米子系统中,绝不可能存在两个或两个以上在电荷、动量和自旋朝向等方面完全相同的费米子。所以,如你所说,费米子就是:在“基本”粒子中,自旋量子数为半整数的粒子。自旋量子数s≡1/2,自旋磁量子数ms=+1/2和-1/2 至于玻色子,是依随玻色-爱因斯坦统计,自旋为整数(0,1,2等)的粒子,是 不遵守泡利不相容原理的 。 它并非构成物质的基本粒子,而是传递作用力的粒子,如:光子、介子、胶子等。 也正是由于这种自旋差异,使费米子和玻色子有完全不同的特性。 没有任何两个费米子能有同样的量子态:它们没有相同的特性,也不能在同一时间处于同一地点;而玻色子却能够具有相同的特性。
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