第432章 化學鍵理論!震撼全場!以物理為劍,斬出化學璀璨未來!
李奇維的電子殼層模型,震撼了在場所有人。
無論是物理學的大佬,還是物理專業的學生,都能在他通俗易懂的講解下,理解這個理論模型。
眾人無不感嘆,人類對於原子的認識,經歷了漫長的過程。
而今,終於要見到最後的曙光了。
但是李奇維很清楚,現在的殼層模型還不夠完美。
1803年,道爾頓提出:“原子是實心小球,不可再分。”
一百年後,湯姆遜發現了原子之中還有電子,打破了原子不可分的權威說法。
接著,李奇維通過α粒子撞擊金箔實驗,證明了原子核的存在,進一步拓展了人們對於原子的認識。
後來,玻爾提出電子軌道量子化的概念,描述了電子的運動情況,並非是任意繞著原子核運動。
李奇維又補充了兩個量子數,成為現在的玻爾-李模型,可以解釋電子的各種行為。
但是,這個模型依然存在缺陷,那就是無法說明電子在核外的排布情況。
直到今天,李奇維提出電子的殼層模型,才一舉解決了這個難題。
甚至揭開了化學領域千年來的未解之謎。
為什麼元素具有不同的性質。
可以說,這個理論雖然還是個猜想,但是已經征服了在場所有人。
尤其是讓所有的化學家瘋狂。
它不僅符合物理學中量子論的推導,而且也跟化學中的無數實驗現象吻合。
這樣的理論,犯錯的概率實在太低了。
同時,這是物理學指導化學的又一次典範。
但是,電子的殼層模型,仍然還不是最完美的。
真實歷史上,當薛定諤的波動方程發表後,物理學家發現電子是以【電子雲】的概率形式存在。
電子雲的形狀,就是電子可能出現的區域。
這時,每一個殼層裡又根據能級的不同,細分出不同的亞層。
比如,第一殼層電子雲是球形,所以電子軌道是球形的,稱為【s軌道】。
然而,在第二殼層中,因為軌道能級數量增加了,該層的電子雲不僅有圓球形狀,還多了一個紡錘形狀。
這個紡錘形狀軌道就稱為【p軌道】。
所以,第二殼層中有s軌道和p軌道。
同理,在第三殼層中,除了有s軌道、p軌道,還多了【d軌道】。
以此類推......
注意,這裡各軌道的形狀,不是瞎編的,而是通過方程計算出來的。
有了以上的知識,就可以解釋:
為什麼氬原子的電子排布是2、8、8,明明最後一個殼層沒有排滿,卻也是閉合殼層。
這就是軌道的原因。
氬的電子排布,寫成軌道排布方式,就是:1s2\/2s22p⑥\/3s23p⑥。
1、2、3表示電子殼層的序數,2表示每個亞層能存在的最大電子數。
可以看到,雖然氬原子第三層只有8個電子,但是它們卻把s軌道和p軌道正好填滿了。
所以,剩下的那些亞層只是空殼了,氬原子的外層電子仍然可以看成是閉合的,不參與化學反應。
當然,這說的是在正常情況下。
只要溫度和壓力足夠大,任何反應都能發生,後世的惰性氣體化合物也很多。
真實歷史上,當量子力學理論體系成熟後。
以玻爾為首的一批物理學家,很快就把各軌道的情況計算的差不多了。
然後他們就沒有繼續深入了,因為剩下的都是化學家的事情了。
接著,就是號稱“化學界愛因斯坦”之稱的鮑林,提出了化學鍵理論。(411章)
即原子之間是通過各自的軌道結合在一起,形成了所謂的【化學鍵】。
共價鍵、離子鍵、金屬鍵、氫鍵等等。
其中鮑林提出的雜化軌道理論,影響最為深遠。
簡單點說,就是一個s軌道,一個p軌道結合在一起後,形成了新的雜化軌道sp軌道。
同理,還有sp2軌道,sp3軌道等等。
這些雜化軌道很有利於形成化學鍵,使得化學反應發生。
隨著化學的發展,後面又出現了其它的軌道理論,比如分子軌道等等。
不過,萬變不離其宗。
所有軌道理論的基礎,都是化學鍵理論。
而這,就是李奇維接下來要講的內容。