Quantum Chemistry Visualized

原子核外电子
怎么排？

能层、能级与光的秘密 —— 解析宇宙中最精密的“出厂设置”

能量的阶梯

THE QUANTIZED NATURE

原子的能量不是连续的斜坡，而是不连续的阶梯。电子只能停留在特定的“能层”上。这种“位置和能量不连续”的特性，挑战了我们对宏观世界的直觉。

Capacity Formula 2n²

n=1

2e⁻

n=2

8e⁻

n=3

18e⁻

光是电子的“跳槽”游戏。当电子从高能级跌落回低能级时，多余的能量就变成了光。

E₂ - E₁ = hν

NEON

“霓虹灯的闪烁不是魔术，而是数万亿个电子在量子阶梯上‘失足’坠落时的求救信号。”

为何光谱是线状的？

EMISSION SPECTRUM

The Paradox

为什么电子填完 3p 不去填 3d，而是先去填 4s？
因为电子是极度的“节能主义者”。

Energy Level 4s < 3d

虽然4s属于第四层，但在空载时能量略低于第三层的3d。

...

3d (Higher E)

4s (Lower E)

原子的“社交账号”

[Ne] 3s²

内层电子沉默且稳定，只有最外层的少数电子决定了化学性质。

1s²

如果改变一个原子的电子填充规则，哪怕只是让 4s 和 3d 的顺序对调，整个宇宙的化学反应、生命构筑甚至星星的燃烧方式都会彻底崩塌。我们看到的世界，悬挂在这一串串枯燥的排布式之上。

Fe: [Ar] 3d⁶ 4s²

Cu: [Ar] 3d¹⁰ 4s¹