原子結(jié)構(gòu)自然界的物質(zhì)種類繁多,性質(zhì)各異。不同物質(zhì)在性質(zhì)上的差異是由于物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同而引起的。在化學(xué)反應(yīng)中,原子核不變,起變化的只是核外電子。要了解物質(zhì)的性質(zhì)及其變化規(guī)律,有必要先了解原子結(jié)構(gòu),特別是核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
一、核外電子運(yùn)動(dòng)的特征
我們知道,地球沿著固定軌道圍繞太陽運(yùn)動(dòng),地球的衛(wèi)星(月球或人造衛(wèi)星)也以固定的軌道繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。這些宏觀物體運(yùn)動(dòng)的共同規(guī)律是有固定的軌道,人們可以在任何時(shí)間內(nèi)同時(shí)準(zhǔn)確地測出它們的運(yùn)動(dòng)速度和所在位置。電子是一種極微小的粒子,質(zhì)量為9.1×10-31kg,在核外的運(yùn)動(dòng)速度快(接近光速)。因此電子的運(yùn)動(dòng)和宏觀物體的運(yùn)動(dòng)不同。和光一樣,電子的運(yùn)動(dòng)具有微粒性和波動(dòng)性的雙重性質(zhì)。對于質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)速度為v的電子,其動(dòng)量為:P=mv
其相應(yīng)的波長為:
λ=h/P=h/mv(4-1)
式(4-1)中,左邊是電子的波長λ,它表明電子波動(dòng)性的特征,右邊是電子的動(dòng)量P(或mv),它表明電子的微粒性特征,兩者通過普朗克常數(shù)h起來。
原子結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)證明,對于具有波動(dòng)性的微粒來說,不能同時(shí)準(zhǔn)確地確定它在空間的位置和動(dòng)量(運(yùn)動(dòng)速度)。也就是說電子的位置測得愈準(zhǔn)時(shí),它的動(dòng)量(運(yùn)動(dòng)速度)就愈測不準(zhǔn),反之亦然。但是用統(tǒng)計(jì)的方法,可以知道電子在原子中某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的幾率。