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波尔电子轨道理论与量子力学
发布时间:2022-09-29 07:26:24 来源:环球体育网站多少 作者:环球体育彩票网址

  研究量子力学,我们只要根据牛顿力学理论和玻尔电子轨道理论就足够了,完全用不着狄拉克的量子力学和爱因斯坦的相对论。波尔原子轨道理论是正确的,所谓的“电子壳层理论”是模糊的。电子绕核运动有确定的轨道,轨道的空间取向角度,轨道条数都可用公式计算。椭圆轨道的能量和圆形轨道的能量,在n相同的条件下,不是简并的。

  从电子轨道运动的四个量子数出发,不但能够精确的确定电子运动轨道的形状、数量、能量、轨道发射能力、可容纳电子数、轨道动量矩、轨道方向角,还能精确的确定电子进入轨道的先后顺序。并给出元素周期表的合理排法。

  电子自旋量子数S=1代表自旋角动量,对所有电子是相同的,它就不成为区别电子态的一个参数。但S却和n,

  这三个公式是我在论著《二十世纪物理学批判》中推导出来的,任何教科书上都没有。您可以代入量子数进行验证,符合元素周期表。(参见《二十世纪物理学批判》 P167, 科学技术文献出版社,2013年6月)

  用发展创新的量子力学,可以定量的给出电子在原子轨道中运动的所有参数:包括电子的轨道形状;不同周期的轨道数量;能量;轨道发射能力;最多可容纳电子数;轨道动量矩以及轨道方向角。

  电子轨道运动参数,包括电子的轨道形状;不同周期的轨道数量;能量;轨道发射能力;最多可容纳电子数;轨道动量矩以及轨道方向角。所有参数都是由四个量子数决定的。

  发展创新的量子论,与传统的量子力学完全不同。您可以代入验证,符合元素周期表。

  为零时,是椭圆轨道的特例――圆轨道。所以电子椭圆轨道的空间取向,其量子数取值为

  得到:有轨道条数2条(1S圆);新增轨道条数2条(1S圆);轨道总条数2条(1S圆)。

  第一周期只有2条圆形轨道。第一周期有2个元素,一个电子占据一条圆形轨道时是氢。两个电子占据完两条圆形轨道时就是惰性元素氦。

  得到:有2P椭圆轨道6条,2S圆形轨道2条;新增轨道条数8条(2S+2P);轨道总条数10条(1S+2S+2P)。

  第二周期有8个元素。新增轨道条数8条(2S+2P)被3-10号8个电子占据,加上第一周期的两个元素占据的1s(2条)轨道,轨道总条数10条(1S+2S+2P)。

  第三周期有8个元素。新增轨道条数18条(3S+3P+3d),第11-18号8个电子占据(3S+3P)共8条轨道,第三周期的惰性元素氩共18个电子占据了18条轨道(1S+2S+2P+3S+3P)。

  第三周期轨道总条数28条(1S+2S+2P+3S+3P+3d),但第三周期的3d椭圆(10条)轨道全部空着,等待第四周期的元素来填充。

  第四周期的4d椭圆(10条),4f椭圆(14条)共24条椭圆轨道全部空着,等待第五周期的元素来填充。

  第四周期的惰性元素氪共36个电子占据了36条轨道,加上24条椭圆轨道空着,合计正好是第四周期轨道总条数60条。

  得到:有5g椭圆18条,5f椭圆14条,5d椭圆10条,5P椭圆6条,5S圆2条;

  第五周期的4f椭圆(14条),5d椭圆(10条),5f椭圆(14条),5g椭圆18条共56条椭圆轨道全部空着,等待第六周期的元素来填充。

  第五周期的惰性元素氙共54个电子占据了54条轨道,加上56条椭圆轨道空着,合计正好是第五周期轨道总条数110条。

  代入得到:有8k椭圆轨道30条,8j椭圆轨道26条,8h椭圆轨道22条,8g椭圆轨道18条,8f椭圆轨道14条,8d椭圆轨道10条,8P椭圆轨道6条,8S圆形轨道2条;新增轨道条数128条;轨道总条数408条。

  预言:第八周期(50个元素),第九周期(50个元素),第十周期(72个元素),第十一周期(72个元素)。

  第八周期的A族元素8个,过渡性元素是从121号到162号,共42个构成某系。

  这个某系的过渡性元素也和镧系,锕系一样电子开始填入d轨道(7d)一个电子后,再填前一量子数的空余轨道,最后仍结束于7d轨道电子10个。其中包括5g轨道电子18个,6f轨道电子14个,构成这个某系的两个辅系。

  下表是元素周期表总共十一个周期的惰性元素原子,电子轨道结构(最佳充满状态)

  理论来源于实践,受实践的检验。理论又能给出预言,指导实践,使实践不成为盲目的实践。理论和实践的关系是辩证的关系:实践——理论——再实践——再理论。

  重实践轻理论和重理论轻实践,都是错误的。人的一生精力有限,不可能事事亲历。我们可以在别人实践证明了是正确的理论基础上,学习、思考、纠错、创新。这就是理论工作的重要性。

  实践是一切理论工作的基础,但实践又不是万能的。同样受到科技进步的制约,具有历史的局限性。例如,太阳系的行星都在确定的轨道上运行,太阳系又在银河系中确定的轨道上运行,银河系的所有星体,都是在确定的轨道上运行。但是银河系看起来像是个大铁饼,许多河外星系,看上去就是一朵朵星云。

  单个氢原子,实验也许能够测出电子的轨道运动。大质量的原子,有许多电子在不同的轨道上运行,轨道本身还有进动,目前的实验只能测出电子云情有可原。这就是实验工作的局限性,这个时候理论工作就派上了用场。

  我们看出,相同的n,圆形轨道(n=n)的辐射能大,而辐射能是与束缚能相联系的,辐射能大,束缚能也大。电子填充轨道的填充原则为:

  一、电子首先进入圆形轨道,然后依次进入第一类椭圆轨道(p轨道),第二类椭圆轨道(d轨道),以此类推。

  二、对于同一类椭圆轨道,例如d轨道,电子首先进入磁力矩为零(α=0)的椭圆轨道(d 1 轨道),然后进入磁力矩较小,磁矩方向与原子内磁埸方向夹角较小的第二类椭圆轨道(d2 、d 3 ),再进入磁力矩较小,磁矩方向与原子内磁埸方向夹角稍大的第三类椭圆轨道(d 4、 d 5 ),以此类推。

  三、由于电子具有自旋,每条轨道又分裂为两条。电子在(按照填充原则二)填满磁矩方向与内磁埸方向一致而束缚能较大(r 吸)的轨道后,再(按照填充原则二)填轨道磁矩与内磁埸方向相同而束缚能较小(r 斥)的轨道。

  元素的形成非常有规律。原子中有几条圆形轨道就是第几周期。轨道上每增加一个电子,就是一个新元素。当然,原子核也要相应地增加一个质子和若干个中子,以维持其磁、电、质相互作用的平衡。将电子编号,看看电子是怎样进入原子轨道的。

  由表9-1我们看出,元素周期表的周期,电子的填入都是开始于s轨道,结束于p轨道,只有第一周期例外,因为第一周期没有p电子。

  第二周期电子填满第一周期氦(1s)的轨道结构后,开始于2s结束于2p.。

  表中红色电子e,我们在§9.3轨道翻转和自旋翻转中将说明其意义。(参见《二十世纪物理学批判》 P190-P197 科学技术文献出版社,2013年6月)

  电子填充原子轨道,除第一周期只有圆形轨道S,没有椭圆轨道P外,从第二周期开始无论哪个周期都是开始于S轨道,结束于P轨道,这是元素周期表的共性。

  从第四周期开始,电子的填入顺序因为介入了前一量子状态(n-1)的d轨道,(n-2)的f 轨道,(n-3)的g轨道等等,因而出现了钪系、钇系、镥系、铹系、镧系、锕系等非本量子状态的元素。

  第四周期的钪系从21号元素钪(Sc)到30号元素锌(Zn),电子填入前一量子状态的3d椭圆轨道。

  第五周期的钇系从39号元素钇(Y)到48号元素镉(Cd),电子填入前一量子状态的4d椭圆轨道。

  第六周期的镥系从71号元素镥(Lu)到80号元素汞(Hg),电子填入前一量子状态的5d椭圆轨道。

  第七周期的铹系从103号元素铹(Y)到112号元素鎶(Cn),电子填入前一量子状态的6d椭圆轨道。

  第八周期的Upt系从153号元素(Upt)到162号元素(Uhb),电子填入前一量子状态的7d椭圆轨道。

  第九周期的Bnt系从203号元素(Bnt)到212号元素(Bub),电子填入前一量子状态的8d椭圆轨道。等等。

  第六周期的镧系从57号元素镧(La)到70号元素镱(Yb),电子填入(n-2)量子状态的4f轨道。

  第七周期的锕系从89号元素锕(Ac)到102号元素锘(No),电子填入(n-2)量子状态的5f轨道。

  第八周期的Ute系从139号元素(Ute)到152号元素(Upb),电子填入(n-2)量子状态的6f轨道。

  第九周期的Uoe系从189号元素(U0e)到202号元素(Bnb),电子填入(n-2)量子状态的7f轨道。等等,这是元素周期表的个性。

  这两个周期的S族和P族元素都是8个,电子进入轨道开始于8s结束于8p。因电子自旋,每条轨道分裂为两条。8s圆形轨道分裂为两条,8p椭圆轨道分裂成6条。所以8s和8p轨道共能填入8个电子。

  例如第十一周期元素原子,电子进入原子轨道,符合周期表共性的有11S、11P,共8个。符合周期表个性的有四个系:

  Bet系从293号(Bet)到314号(Tuq),电子进入7h(n-4)轨道共22个元素;

  Tup系从315号(Tup)到332号(Ttb),电子进入8g(n-3)轨道共18个元素;

  Ttt系从333号(Ttt)到346号(Tqh),电子进入9f(n-2)轨道共14个元素;

  Tqs系从347号(Tqs)到356号(Tph),电子进入10d(n-1)轨道共10个元素。

  如果我们以电子进入原子轨道所具有的共性、个性来画元素周期表,可以画到第十一周期,而不至于过长。如

  由这张周期表我们看出,元素的形成非常有规律。原子中有几条圆形轨道就是第几周期。轨道上每增加一个电子,就是一个新元素。当然,原子核也要相应地增加一个质子和若干个中子,以维持其磁、电、质相互作用的平衡。

  其实,所谓过渡性元素的概念也是错误的。元素就是元素谁也没有特权,无所谓那个过渡那个不过渡。它们仅属于不同的族而已。O族元素的概念、系的概念都是不必要的。

  例如,第八周期元素,8s和8p轨道电子8个;7d轨道电子10个;6f轨道电子14个;5g轨道电子18个。分别属于A族(8个元素);B族(10个元素);C族(14个元素);D族(18个元素),合计50个。

  根据上文所述,我认为元素周期表应如表9-2排列更为合理,仅画到第八周期,这张表已经够长的了。

  本节元素周期表的合理排法,所谓“合理”是指“过渡”、“系”、“0族”的概念都是不必要的,是不合理的。

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