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怎样理解构造原理?

对构造原理最大的误解,无非是认为构造原理给出的能级填充顺序,就是能级能量由低到高的顺序。

怎样理解构造原理?


我们来看看课本上是怎么讲构造原理的:


怎样理解构造原理?


我们一句一句来解读:

“以光谱学事实为基础”。理论最基本的功能自然是解释事实,所以根据构造原理得到的电子填充要符合光谱学事实。另外这句话其实还透露出一层意思:构造原理并非从第一性原理推导出的结论,而是一个根据事实总结出的经验性结论。换句话说:我也不知道为什么有这样的规律,但事实就是这样。这样归纳的结论,自然容易出现一些反常现象,比如Cr、Cu、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au,以及镧系和锕系里的一大堆。没有出现农场主假说里的情景就不错了。

怎样理解构造原理?

摘自刘慈欣《三体》第一部

“从氢开始,随着核电荷数递增,新增电子填入能级的顺序称为构造原理”。我们先看主干,一步一步倒着分析,构造原理是什么呢?是一个顺序;什么顺序呢?新增电子填入能级的顺序;什么情况下新增的电子呢?从氢开始,随着核电荷数递增,新增的电子。

让我们回到玻尔那个年代,人们根据光谱学事实已经得到了各个元素的基态原子电子排布(准确的说,我们现在看到的电子排布经过了后人的修正),然后,“从氢开始,随着核电荷数递增”,把1~36号元素每个基态原子的电子排布写下来,看一看每一个新增电子填入的能级是个什么顺序:

怎样理解构造原理?

于是我们就跟玻尔一样,看到了“构造原理”。

反过来,我们根据“构造原理”的顺序,就可以依次写出基态原子的电子排布。

所以,“构造原理”更像是一个教人如何书写电子排布的方法,其本身完全没有能级能量高低顺序的意思,没有任何的意思。电子是按照能量最低原理,按照基本法,去排布。构造原理讲的意思,不是我钦定3d和4s的能量谁高。但是你们一定非得要问我,构造原理支持不支持写电子排布,我说支持。你们啊,不要想喜欢弄个大新闻,说构造原理已经钦定了能级的能量顺序了,然后又说填的顺序和失去的顺序不一样,再把构造原理批判一番。

幼儿园老师教小朋友画猴子,先画脸,再画眼,画完脑袋画身体,最后再把四肢添。这没什么问题,但老师有说猴子就是按照这个顺序长的么?

怎样理解构造原理?

(责任编辑:化学自习室)
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