
【化】 electronic energy level; electronic level
电子能级(Electron Energy Level)是指原子或分子中电子所处的特定能量状态。这些离散的能量状态由量子力学原理决定,是理解原子结构、化学键和光谱现象的核心概念。
1. 量子化能量状态
电子在原子核周围并非任意运动,而是占据特定的轨道或能级。每个能级对应一个确定的能量值,电子只能在允许的能级间跃迁,吸收或发射特定能量的光子。这一特性源于波尔的原子模型和薛定谔方程的量子化解(来源:Britannica, "Energy Level" 词条)。
2. 主量子数与能级分层
能级由主量子数 ( n )(( n = 1, 2, 3, ldots ))标识,( n=1 ) 为最低能级(基态),能量随 ( n ) 增大而升高。例如:
(来源:HyperPhysics, "Quantum Numbers" 词条)。
3. 亚能级与轨道
每个主能级包含若干亚能级(s, p, d, f 轨道),由角量子数 ( l ) 区分:
电子排布遵循泡利不相容原理(来源:American Chemical Society, "Electron Configuration" 指南)。
4. 能级跃迁与光谱
电子吸收能量后跃迁至高能级(激发态),返回基态时释放光子,能量差 ( Delta E ) 决定光的波长(( lambda )):
$$ Delta E = h u = frac{hc}{lambda} $$
(( h ) 为普朗克常数,( c ) 为光速)。此原理用于光谱分析(来源:NASA Astrophysics Data System, 光谱学基础文献)。
5. 化学性质的决定因素
价电子(最高占据能级的电子)决定元素的化学行为。例如:
(来源:IUPAC, "Periodic Table of Elements" 权威解释)。
知识延伸:1925年,泡利提出不相容原理,解释了能级电子容量限制(如s轨道容纳2电子),为现代量子化学奠定基础(来源:诺贝尔奖官网,泡利获奖介绍)。
电子能级是原子或分子中电子所处的特定能量状态,由量子力学描述,具有离散的能量值。以下是详细解释:
基本定义
电子能级指电子在原子核周围运动时占据的量子化能量状态。每个能级对应特定的能量值,电子只能在这些分立能级间跃迁,不能处于任意中间能量状态。
量子数描述
能级通过四个量子数表征:
能级分裂与跃迁
基态与激发态
实际应用
电子能级是理解原子结构、化学反应及现代光电技术的基础,其量子化特性直接关联物质的光学、电学性质。
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