物理化学问题:电离能与原子最低能级能量是相等的吗? 物理,不同原子的相同能级的能量相同吗?

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-13
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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.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.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.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.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。

电离能是每mol氢原子电离所需要的能量,每个氢原子电离需要13.6ev的能量,换算后当然近似相等,我没有具体计算,但是电离能应该稍大于13.6ev*阿伏伽德罗常数,这是因为电离能通常是实验得到,可能会有其他的能量吸收造成的误差,比如温度升高,这就是为什么电离能的测量要求气态,这是因为电离过程中需要排除氢状态改变吸收能量造成的误差。
至于问题“原子的状态对核物理电子能量的计算有影响吗?我们通常说的13.6eV是什么状态下的值?”,首先要指出问题的提出并不明确,-13.6ev是氢原子基态能量,这是原子的状态,“原子的状态”这个词汇指的就是原子的核外电子的状态,对于氢原子只有一个电子是指它是处于基态还是激发态,对于多电子原子,指的是它的电子组态,也就是核外电子的排布。而“核物理电子能量”这个词我并不知道你具体指的是什么。
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。这是第一电离能的概念。按照这一概念来说,对于多电子原子,第一电离能应该是核外能量最高的电子电离所需要的能量,需要注意的是,量子力学中对于原子能级零点的选取是无穷远电子(即电离电子)的能量是零,所以处于原子核束缚之下的电子能级都为负数。因此对应的不是最高能级中电子能量,而是最高能级电子能量的大小 。

原子核内部,原子内部,原子外部,这三个概念要搞清楚。原子核内部的变化为核反应,与其他两层次无关。原子内部(原子核,电子)的情况和电离能有关,但是和物质的状态无关。原子本身的动能(表现在原子外部),决定了温度,和状态(是否气态),但是这和原子内部的电子的势能没有关系吧。唯一有点关系的,我觉得是电离以后的物质,一般都具有很高的能量,很高的温度,这一点与物质的气态有较多的相似性。

不相等

电离能与原子最低能级能量是相等的吗~

不一样,电离能使是电子离开原子所需要的能量。每个原子都有第一电离能和第二电离能等等,不是一个数值。
而最低能级能量是指原子在达到稳定态时所具有的最少的能量(电子轨道全满或半满)
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不同


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