题目
锂原子(Li)的1s电子的能量决定于()。A. 主量子数B. 角量子数C. 磁量子数D. 主量子数和角量子数
锂原子(Li)的1s电子的能量决定于()。
A. 主量子数
B. 角量子数
C. 磁量子数
D. 主量子数和角量子数
题目解答
答案
D. 主量子数和角量子数
解析
本题考查原子中电子能量的决定因素,需明确不同量子数的作用。
核心思路:
- 主量子数(n)决定电子的主能量层,影响轨道大小和能量高低;
- 角量子数(l)决定轨道形状,影响电子的 penetration 效应(接近原子核的能力);
- 磁量子数(m)仅影响轨道方向,与能量无关。
在多电子原子(如锂)中,由于屏蔽效应和penetration效应,不同轨道(相同n但不同l)的能量不同,因此电子能量由n和l共同决定。而在氢原子中,能量仅由n决定。
量子数与能量的关系
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主量子数(n):
- 决定电子的主能量层,n越大,轨道半径越大,能量越高。
- 在氢原子中,能量仅由n决定(如1s、2s、2p能量相同)。
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角量子数(l):
- 决定轨道形状(s: l=0,p: l=1等),影响电子的 penetration 效应。
- s轨道(l=0)比p轨道(l=1)更接近原子核,能量更低。
- 在多电子原子中,相同n的不同l轨道能量不同(如2s能量低于2p)。
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磁量子数(m):
- 决定轨道方向,与能量无关。
锂原子的特殊情况
锂原子有三个电子,1s轨道的电子因l=0具有更强的penetration效应,更接近原子核,能量更低。因此,其能量由n=1和l=0共同决定。