自由基正离子的能级是否与该物质基态能级一样

2025-03-19 10:17:19
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  1. 量子力学告诉我们,原子中的电子有许多个不同能级,把能量最低的能级叫做基态,因为原子中的电子在这个能级上的能量最低,最稳定,几率最大。历史上为了标明各个能级的数值,选取真空或无限远处为能量零点。原子内的电子要获得一定的激发能量才能达到能量零点,于是原子能级全都是负值。

  2. 2.气态电中性基态原子失去一个电子,转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫第一电离能。三点很重要,气态,电中性,原子基态。

  3. 3.原子的基态能量量度都是以气态为准,因为其他任何的状态的物质中的原子,都不是孤立的,这时候讨论一个孤立原子的基态能量已经失去意义了,这里只有体系的基态或是一个原子在该体系状态下的基态能量。

  4. 4.对于一般情况下的元素(除H外),第一电离能等于1mol气态状态下的原子最高能级中的电子能量。根据量子力学中Pauli不相容原理,原子中的电子不能全部排在基态,(可以想象原子轨道是一个个座位,而电子是一个个小人,座位是有限的)电子在原子中的排列总是先填满内层能量低的能级,再去填外层能量高的能级。所以基态原子中,大部分电子其实都不在最低能级上。这样,在电离过程中,一定是最外层电子最先电离,也就是原子最高能级的能量。那么在气态状态下,电中性的基态原子电离成为基态正离子的能量就是1mol原子最高能级中的电子能量。

  5. 5.对于氢原子来说,他很特殊,因他只有一个电子,氢原子的基态就是原子最低能级的态。于是第一电离能就和原子最低能级一样了。