能级能量怎么排序的？

Question

如题所述

Answer 1

能级能量的高低顺序可以由一些常见的规律和公式描述。以下是几种常见的能级能量排序规则和公式：
1. 规则一：能级的主量子数（n）越大，能量越高。具体而言，能量为 E ∝ -1/n²，其中 E 表示能量。
2. 规则二：在具有相同主量子数的能级中，角量子数（l）越大，能量越高。这与电子的轨道形状有关。例如，在氢原子中，主量子数为 n 的能级中，当 l = 0 时是 s 轨道（能量最低），l = 1 时是 p 轨道（能量次低），依此类推。
3. 规则三：在具有相同主量子数和角量子数的能级中，磁量子数（m）越大，能量越高。磁量子数表示电子的轨道角动量在磁场方向上的分量。具体而言，能级的能量与 -m² 相关。
举例说明：
考虑氢原子的电子能级排序。根据规则一，能级的主量子数越大，能量越高。因此，氢原子的能级顺序为：
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s < 5f < 6d < 7p < ...
其中，数字表示主量子数，字母表示角量子数和亚轨道。在这个顺序中，能级的能量从低到高逐渐增加。
举一个具体的例子，考虑氢原子的 2p 能级和 3s 能级。根据规则二，2p 能级的角量子数大于 3s 能级的角量子数，因此 2p 能级的能量高于 3s 能级的能量。这意味着 3s 能级的电子比 2p 能级更靠近原子核，具有更低的能量。