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關于原子吸能和放能機制所存在的錯誤與糾正

2020 年 4 月 12 日 海门老冯

關于原子吸能和放能機制所存在的錯誤與糾正

原子的核外電子躍遷,並不是科學家們所說的電子在軌道之間的躍遷,而是電子在原子內外的躍遷。電子從空間進入原子能級層時爲吸收能量;電子從原子能級層逃出原子時爲釋放能量。能量大小取決于電子進出原子層時的層級位置。

目前(百度科普)認爲:“電子躍遷本質上是組成物質的粒子(原子、離子或分子)中電子的一種能量變化。根據能量守恒原理,粒子的外層電子從低能級轉移到高能級的過程中會吸收能量;從高能級轉移到低能級則會釋放能量。能量爲兩個能級能量之差的絕對值”。

關于原子吸能和放能機制所存在的錯誤與糾正

據上,電子躍遷是電子在原子能級軌道上的位置變動,是電子從內層躍遷到外層,或從外層躍遷到內層,並在躍遷的同時吸收或釋放能量。這個觀點在許多人眼裏沒有問題,但只要你“停下腳步”來仔細想想,實際上是有明顯有錯誤的。試想,如果電子躍遷時沒有逃離原子,電子只限于原子的能級之間躍遷。那麽,原子怎麽能做到吸能,又怎麽會做到放能呢?可以肯定地說,電子沒有脫離原子核束縛、沒有離開原子,能量是不會産生的;反之,電子沒有從外面進入到原子的電子層軌道,原子是不會吸收到能量的。

關于原子吸能和放能機制所存在的錯誤與糾正

說到吸能和放能,不得不提一下能量是什麽的問題。能量不是別的什麽東西,能量就是物體的運動力。吸能和放能的本質就是電子進出質子、離子和分子時的運動力。試想,假如電子靜止不動,那麽該電子就不會對其他物體産生力的作用,沒有了力的作用,也就沒有了能量。這是理解好吸能與放能機制的一個關鍵點。

電子躍遷時發生的能量,只可能來自于核外電子高速逃離原子。所以電子高速運動所攜帶的動能就是能量。

關于原子吸能和放能機制所存在的錯誤與糾正

什麽是吸能

吸能,意味著一個質子、離子、分子,因受到環境能量(粒子運動撞擊力)作用,原先結合在一起的兩個離子(以離子爲列)之間的間隔距離被強行分離。導致離子之間原來直接接觸的異性電荷相吸力被環境能量解除。也就是說,兩個離子本來靠得較近,它們的外層電荷力軌道是重疊在一起的,因而它們的電荷力是平衡的。後來,受到環境能量攻擊分離開來後,就騰出了原有的離子之間的電荷力作用位置(能層),離子變成了正(陽)離子,它上面的正電荷力有重新吸引住環境電子而趨向于自身平衡。于是,剛剛被迫分離出去的兩個離子,就會從空間環境中通過異性相吸力來得到相應數量的電子並受其束縛。從此,離子成爲了原子。同時,該原子的周圍空間環境因此失去相應量的運動電子而出現降溫。

關于原子吸能和放能機制所存在的錯誤與糾正

什麽是放能

放能機制恰恰與吸能相反。放能,意味著一個質子、離子、分子,在受到環境溫度或壓力作用時,兩個原子之間的間隔距離靠近並取代原子的核外電子位置(電子層),直接以離子的存在形式結合在一起。當兩個原子結合並取代核外電子電荷力軌道時,電子因失去原子的電荷力束縛,隨後轉變成了排斥力而逃離出原子。而電子從原子的外層(次外層)軌道逃逸到外部空間,正是該原子的放能現象。同時,原子的結合也就變成了離子。

那麽,同樣一種原子,它們又是如何結合成分子的呢?答案是依據它們的電荷量。當一個原子與其他兩個原子結合成化合物時,其中一個原子騰出兩個正電荷;另外兩個原子各自騰出一個負電荷。即一個原子上釋放出兩個最外層電子;另兩個原子上各釋放出一個最外層電子。

關于原子吸能和放能機制所存在的錯誤與糾正

結論

目前,物理教科書上把核外電子進出電子層,說成是電子在能層之間的躍遷,躍遷的同時釋放或吸收能量。至于如何吸能和放能以及能量是什麽?在論述時或是拖泥帶水,或是輕描淡寫地一筆帶過,這讓不少人對于電子躍遷仍然是似懂非懂。

電子躍遷,在原理上講並不複雜。由于核外電子呈現分層排布。越是處于外層的電子,其離心力就越大,抵禦和抗衡質子電荷吸引力作用就越強。同時,讓電子脫離軌道所需要付出的能量也就越小。

電子躍遷不存在電子層之間躍遷,只存在原子與空間之間的躍遷。吸能是將環境電子納入爲原子的核外電子;放能是將原子的核外電子釋放到外部空間。其機制是,原子之間靠近,最外層電荷軌道重疊,原子之間的電荷力軌道直接發生異性力作用,並取代原先的電子電荷(負電荷)。電子失去原子核正電荷吸引力的同時抛棄原子並産生排斥力,電子因此受到激發而高速逃離原子,電子的高速逃離運動,便是放能。

關于原子吸能和放能機制所存在的錯誤與糾正

原子(離子)中的質子並不一定是真的需要一個核外電子來與自身構成一個對應的電荷力平衡體,而它僅僅是需要一個與質子相反的電荷力。即異性電荷力即可。這個電荷力的附帶體可以是電子,也可以是離子或分子。

電子依次排布的依據是質子吸引住一個電子的間隔距離,一個被質子牽引住的電子,它們之間的間隔距離是固定不變的。如果遇到環境溫度變化,電子要麽因溫度升高而逃離該質子控制,從而成爲自由電子或光子(光的承載物);要麽在環境溫度降低後電子重新回到它的原來位置(電子層)。即由離子態再恢複到原子態。

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