壳子壳和轨道之间的区别

主要区别 – 壳 vs 子壳 vs 轨道

原子是构成物质的基本单位。过去，科学家认为原子不能进一步分裂。但后来的发现揭示了有关亚原子粒子的信息，这表明原子可以进一步划分为亚原子粒子。三种主要的亚原子粒子是电子、质子和中子。质子和中子共同构成原子核，它是原子的核心。电子在这个原子核周围连续运动。我们无法确定电子的确切位置；然而，电子在某些路径中移动。术语壳层、亚壳层和轨道是指电子可以移动的最可能的路径。壳子壳和轨道之间的主要区别在于 壳由具有相同主量子数的电子组成，子壳由具有相同角动量量子数的电子组成，而轨道由具有相同能级但具有不同自旋的电子组成。

涵盖的关键领域

1.什么是壳 – 定义、结构和属性 2. 什么是子shell – 定义、结构和属性 3. 什么是轨道 – 定义、结构和属性 4.壳子壳和轨道有什么区别 – 主要差异的比较

关键术语：原子、电子、轨道、量子数、壳、子壳

什么是壳

壳是电子围绕原子核所遵循的路径。这些也称为能级，因为这些壳层根据该壳层中的电子组成的能量排列在原子核周围。能量最低的壳离原子核最近。下一个能级位于该壳层之外。

为了识别这些壳，它们被命名为K、L、M、N等。最低能级的壳是K壳。但是，科学家们已经使用量子数命名了这些壳。每个壳都有自己的量子数。为壳给出的量子数称为主量子数。那么最低能级的壳是n=1。

并非所有壳层都拥有相同数量的电子。最低能级最多只能容纳 2 个电子。下一个能级最多可容纳 8 个电子。有一个壳可以容纳的电子数量的模式。下面给出了这种模式。

主量子数 (n)	最大电子数
n=1	2
n=2	8
n=3	18
n=4	32
n=5	32
n=6	32

因此，任何壳层最多可以容纳 32 个电子。没有一个壳层可以拥有超过 32 个电子。高壳层比低壳层可以容纳更多的电子。

这些壳的存在表明原子的能量是量子化的。换句话说，围绕原子核运动的电子有离散的能量值。

图 1：原子壳

这些壳层中的电子可以通过吸收或释放能量从一个壳层转移到另一个壳层。被吸收或释放的能量应该等于两个壳之间的能量差。如果不是，则不会发生这种转变。

什么是子外壳

子壳是电子在壳内移动的区域。它们是根据角动量量子数命名的。在一个 shell 中可以找到 4 种主要类型的子 shell。它们被命名为 s、p、d、f。每个子壳由几个轨道组成。下面给出了子壳中的轨道数。

子壳	轨道数	最大电子数
秒	1	2
磷	3	6
d	5	10
F	7	14

这些子壳也是根据组成它们的能量排列的。在较低的壳层中，子壳层能量的升序为 s <><>

图 02：子壳的形状

这些子壳具有独特的 3D 结构。 s 子壳是球形的。 p 子壳呈哑铃状。上面给出了这些形状。

什么是轨道

轨道是描述电子波状行为的数学函数。换句话说，轨道一词解释了电子的确切运动。子壳由轨道组成。子壳的轨道数取决于子壳。这意味着子壳中存在的轨道数是子壳的独特特征。

子壳	轨道数
秒	1
磷	3
d	5
F	10

然而，一个轨道最多只能容纳两个电子。这些电子处于相同的能级，但根据它们的自旋而彼此不同。他们总是有相反的旋转。当电子被填充到轨道中时，它们会根据洪德规则被填充。该规则表明，在任何轨道双耦合之前，子壳层中的每个轨道都被电子单独占据。

图 3：d 轨道的形状

上图显示了 d 轨道的形状。由于一个 d 子壳由 5 个轨道组成，上图显示了这些轨道的 5 种不同形状。

壳子壳和轨道之间的区别

定义

贝壳： 壳是电子围绕原子核所遵循的路径。

子外壳： 子壳层是电子在壳层内移动的途径。

轨道： 轨道是描述电子波状行为的数学函数。

量子数名称

贝壳： 壳被赋予主量子数。

子外壳： 子壳被赋予角动量量子数。

轨道： 轨道被赋予磁量子数。

最大电子数

贝壳： 一个壳最多可以容纳 32 个电子。

子外壳： 子壳可以容纳的最大电子数取决于子壳的类型。

轨道： 一个轨道所能容纳的最大电子数是 2。

结论

原子由电子、质子和中子组成。质子和中子都在原子核中。电子在原子核周围形成云。该电子云具有不断运动的电子。进一步的发现发现，这不仅仅是一片云。存在电子移动的量子化能级。它们看起来像电子移动的路径。术语壳、子壳和轨道用于描述这些途径。壳子壳和轨道之间的主要区别在于壳由具有相同主量子数的电子组成，子壳由具有相同角动量量子数的电子组成，而轨道由处于相同能级但有不同的旋转。

参考：

1. 安德鲁·雷德。 “始终在运动中。”化学基础知识，可在此处获得。 2017 年 8 月 25 日访问。 2.“GCSE Bitesize：原子的结构。” BBC，BBC，可在此处获得。 2017 年 8 月 25 日访问。

图片提供：

1. JabberWok 在英语维基百科 (CC BY-SA 3.0) 上通过 Commons Wikimedia 撰写的“Bohr-atom-PAR” 2. CK-12 基金会撰写的“D 轨道”——文件：高中化学.pdf，第 271 页（CC BY-SA 3.0）通过Commons Wikimedia