电子云

电子在核外空间出现概率密度的形象化描述
电子云(外文名:electron cloud),是对电子在核外空间出现概率密度大小的形象化描述。[5]根据核外电子波粒二象性及不确定度关系,可用统计的方法来判断电子在核外空间某区域里出现的概率。疏密的小黑点表示电子出现的概率,密处电子出现的概率大,疏处电子出现的概率小。在核附近,电子出现的概率密度大,离核远处电子概率密度小。[1]
电子云概念的形成经历了原子模型的多次变革。1897年,英国物理学家汤姆逊发现电子,提出原子可分,并据此提出原子结构的“葡萄干蛋糕”模型。1909年,英国物理学家卢瑟福建立行星模型。1912年,丹麦物理学家玻尔提出量子化轨道理论。[6]1926年,奥地利物理学家薛定谔德布罗意关系式的基础上,提出了薛定谔方程[7]1927年,德国物理学家海森堡发表不确定原理并推翻玻尔模型。[6]现代原子结构模型基于薛定谔理论,采用统计方法描绘核外电子空间分布,以电子在不同位置的出现概率描述电子存在方式,形成“电子云”模型。[6]2001年,中国科学家汪正民用新的实验技术,在国际上首获原子体系(铷原子)不同电子云影像。[8]
电子是微观粒子,在原子极小空间(直径约10⁻¹⁰米)内高速运动,其运动与宏观物体不同,无确定方向和轨迹。[4]原子由原子核和核外壳层电子组成,原子质量集中于原子核的极小体积中,因此核外电子可在广阔空间绕核运动,原子核带有Z个正电荷,Z个电子绕核运动,进而形成电子云。[9]电子云有不同的形状,分别用符号s、p、d、f表示:s电子云呈球形,在半径相同的球面上,电子出现的机会相同;p电子云呈纺锤形;d电子云是花瓣形;f电子云的形状较复杂。[10]在同一电子层上,同一类型的电子云在空间的伸展方向虽然不同,但能量却相同。[11]

定义

电子云(外文名:electron cloud)是对电子在核外空间出现概率密度大小的形象化描述。[5]