核外电子排布课本上讲：通常能量较低的电子在靠近原子核处运动,但是核外电子按能量的高低由内向外排布.是不是说分层越是外面,离原子核越近,能量越小啊?

Question

核外电子排布
课本上讲：通常能量较低的电子在靠近原子核处运动,但是核外电子按能量的高低由内向外排布.
是不是说分层越是外面,离原子核越近,能量越小啊?

Answer 1

注意,能量是个标量,只有大小.
能量可以分为好多类,和电子有关的有势能和动能.
通常,势能是一个相对两,也就是说只有确定了基准以后势能大小才有意义.
在原子结构中,我们通常选定离原子核无限远处的电子的势能为零,越靠近原子核,势能就是个绝对值越大的负值.由此,越靠近原子核的电子势能越小,越外面的势能越大.
电子的动能和电子的运动速度有关,通常认为越靠近核的速度越大,也就是外层电子的动能要大于内层电子.
而在量子力学里一般考虑的是总能量,也就是势能和动能的和.虽然两种能量的变化趋势相反,但势能对总能量的贡献要大于动能,其结果就是外层电子的能量大于内层电子.
而电子的排布遵循的是能量最低原理,也就是尽量往能量低的内层填充.
能量最低原理是宇宙中非常美丽而奇妙的原理之一,其深刻含义还有待我们进一步去理解.