题目
根据泡利不相容原理,在同一个原子轨道中最多只能容纳 ____ 自旋相反的电子。
根据泡利不相容原理,在同一个原子轨道中最多只能容纳 ____ 自旋相反的电子。
题目解答
答案
解:根据分析可知,在同一个原子轨道中最多只能容纳2个自旋方向相反的电子,分别用向上和向下的箭号表示,
故答案为:2。
故答案为:2。
解析
考查要点:本题主要考查对泡利不相容原理的理解,明确同一原子轨道中电子的数量限制及自旋方向的关系。
解题核心思路:
泡利不相容原理指出,同一原子轨道中不能存在两个具有完全相同量子数的电子。因此,若两个电子在主量子数、角量子数、磁量子数相同的情况下,必须自旋方向相反,从而允许最多容纳2个电子。
破题关键点:
- 明确原子轨道由主量子数$n$、角量子数$l$、磁量子数$m_l$共同决定。
- 泡利原理限制的是所有量子数完全相同的电子,而自旋方向相反的电子仍可共存。
- 结合电子排布图中用↑和↓表示自旋相反的电子,直观理解答案。
泡利不相容原理的核心内容是:
在同一个原子轨道中,最多只能容纳两个电子,且它们的自旋方向必须相反。具体分析如下:
- 量子数的唯一性:每个电子的四个量子数($n, l, m_l, m_s$)中,若前三个相同,则第四个(自旋量子数$m_s$)必须不同。
- 自旋方向的限制:自旋方向分为$+\frac{1}{2}$(↑)和$-\frac{1}{2}$(↓),因此同一轨道中最多容纳一个↑电子和一个↓电子。
- 轨道容量:若尝试添加第三个电子,其前三个量子数必然与已有电子相同,导致违反泡利原理,因此无法存在。