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4s总是高于3d!——如何区别軌函和波函数

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【作者】 Frank L.Pilar

【摘要】 <正> 许多普通化学教科书——或者在原子的电子结构那一章,或者在周期表那一章——都有一张据说是表示原子中电子能级的图。这些图一致不变地表示:原子序数为19和19以上的各原子的4s“能级”上电子能量,比3d“能级”上电子能量小。然而,这种图却既没有严格的实验基础,又没有真实的量子理论基础。首先,多电子原子中的个别电子并不存在于能级中——至少不存在于稳定量子态意义上的能级中,其次,当轨函能量(也被恰当地称为电子“能级”)被正确定义时,4s轨函能量总是高于3d轨函能量。化学家的多电子原子模型,是以氢原子的非相对论薛定谔方程精确解的许多特征为依据的。在氢这个特殊情况中,只有一个电子在核场中运动,以1s,2s,2p,……为标记的各个解,也就代表该原子的各个稳定量子态。不幸,化学教育家们在建造多电子原子

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