電子配分函數英文解釋翻譯、電子配分函數的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 electronic partition function

分詞翻譯：

電子的英語翻譯：

electron
【化】 electron
【醫】 e.; electron

配分函數的英語翻譯：

【化】 partition function

專業解析

電子配分函數（Electronic Partition Function）是統計熱力學中描述物質電子能态分布的核心參數，其英文定義可表述為："a dimensionless quantity characterizing the probability distribution of electrons among available quantum states at thermal equilibrium"。該函數通過量子力學能級計算體系電子态對宏觀熱力學性質的貢獻。

其數學表達式為： $$ q{elec} = sum{i} g_i e^{-beta varepsilon_i} $$ 式中$g_i$代表電子能級$varepsilon_i$的簡并度，$beta=1/(k_B T)$為玻爾茲曼因子，$k_B$為玻爾茲曼常數，$T$為熱力學溫度。該公式推導源自Gibbs系綜理論，反映了不同電子态在熱平衡中的占據概率分布。

在應用層面具有三個核心特征：

溫度敏感性：當$k_B T ll varepsilon_i$時，僅有基态對配分函數有顯著貢獻
原子類型依賴性：過渡金屬元素因存在d軌道電子激發，其電子配分函數常呈現複雜溫度依賴關系
光譜關聯性：與紫外-可見吸收光譜中的譜線強度存在定量對應關系

該概念在NASA Glenn研究中心的熱力學數據庫中被應用于高溫氣體動力學計算，劍橋大學化學系2019年發表的《統計熱力學前沿》論文中特别指出其在新型材料電子熵預測中的關鍵作用（Journal of Chemical Physics, 151: 214107）。

權威參考文獻：

《物理化學》第11版，Peter Atkins著（牛津大學出版社）
NIST化學網絡手冊電子态數據表
IUPAC技術報告《分子配分函數計算規範》（Pure Appl. Chem., 2020）

網絡擴展解釋

電子配分函數（electronic partition function）是統計熱力學中描述物質電子能級分布的核心概念。它量化了電子在不同能級上的概率分布，用于計算系統的熱力學性質。以下是詳細解釋：

1. 基本定義

電子配分函數 ( q{text{elec}} ) 的表達式為： $$ q{text{elec}} = sum_{i} g_i e^{-epsilon_i / (k_B T)} $$

( g_i )：第 ( i ) 個電子能級的簡并度（即同一能級的量子态數目）；
( epsilon_i )：第 ( i ) 個能級的能量；
( k_B )：玻爾茲曼常數；
( T )：熱力學溫度。

其物理意義是：所有電子能級在熱平衡狀态下對系統狀态的加權求和，權重由溫度決定。

2. 電子能級的特點

能級間隔大：電子能級間距通常遠大于熱能 ( k_B T )（常溫下 ( k_B T approx 0.025 , text{eV} )），因此多數情況下隻有基态和少數低激發态對配分函數有顯著貢獻。
簡并度影響：若基态簡并度較高（如氧分子基态為三重态 ( g=3 )），即使激發态未被占據，( q_{text{elec}} ) 仍可能顯著大于1。

3. 應用場景

熱力學量計算：電子配分函數用于計算内能 ( U )、熵 ( S )、吉布斯自由能 ( G ) 等，例如： $$ U_{text{elec}} = N kB T left( frac{partial ln q{text{elec}}}{partial T} right)_V $$
光譜分析：通過配分函數可預測不同溫度下電子躍遷的概率，解釋光譜線強度分布。

4. 簡化處理

常溫近似：若激發态能量 ( epsilon_i gg kB T )，可忽略激發态，簡化為 ( q{text{elec}} approx g_0 )（僅基态貢獻）。
特殊情況：對某些金屬或高溫等離子體，電子激發顯著，需考慮更多能級。

5. 與其他配分函數的關系

電子配分函數與平動、轉動、振動配分函數共同組成系統的總配分函數： $$ q{text{total}} = q{text{trans}} cdot q{text{rot}} cdot q{text{vib}} cdot q_{text{elec}} $$

示例說明

單原子氣體（如稀有氣體）：基态簡并度 ( g0=1 )，激發态能量高，通常 ( q{text{elec}} approx 1 )；
氧氣（O₂）：基态為三重态 ( g0=3 )，故 ( q{text{elec}} = 3 )。

通過電子配分函數，可深入理解物質在微觀能級上的統計行為及其宏觀熱力學性質的聯繫。