李奇维的电子壳层模型,震撼了在场所有人。
无论是物理学的大佬,还是物理专业的学生,都能在他通俗易懂的讲解下,理解这个理论模型。
众人无不感叹,人类对于原子的认识,经历了漫长的过程。
而今,终于要见到最后的曙光了。
但是李奇维很清楚,现在的壳层模型还不够完美。
1803年,道尔顿提出:“原子是实心小球,不可再分。”
一百年后,汤姆逊发现了原子之中还有电子,打破了原子不可分的权威说法。
接着,李奇维通过α粒子撞击金箔实验,证明了原子核的存在,进一步拓展了人们对于原子的认识。
后来,玻尔提出电子轨道量子化的概念,描述了电子的运动情况,并非是任意绕着原子核运动。
李奇维又补充了两个量子数,成为现在的玻尔-李模型,可以解释电子的各种行为。
但是,这个模型依然存在缺陷,那就是无法说明电子在核外的排布情况。
直到今天,李奇维提出电子的壳层模型,才一举解决了这个难题。
甚至揭开了化学领域千年来的未解之谜。
为什么元素具有不同的性质。
可以说,这个理论虽然还是个猜想,但是已经征服了在场所有人。
尤其是让所有的化学家疯狂。
它不仅符合物理学中量子论的推导,而且也跟化学中的无数实验现象吻合。
这样的理论,犯错的概率实在太低了。
同时,这是物理学指导化学的又一次典范。
但是,电子的壳层模型,仍然还不是最完美的。
真实历史上,当薛定谔的波动方程发表后,物理学家发现电子是以【电子云】的概率形式存在。
电子云的形状,就是电子可能出现的区域。
这时,每一个壳层里又根据能级的不同,细分出不同的亚层。
比如,第一壳层电子云是球形,所以电子轨道是球形的,称为【s轨道】。
然而,在第二壳层中,因为轨道能级数量增加了,该层的电子云不仅有圆球形状,还多了一个纺锤形状。
这个纺锤形状轨道就称为【p轨道】。
所以,第二壳层中有s轨道和p轨道。
同理,在第三壳层中,除了有s轨道、p轨道,还多了【d轨道】。
以此类推......
注意,这里各轨道的形状,不是瞎编的,而是通过方程计算出来的。
有了以上的知识,就可以解释:
为什么氩原子的电子排布是2、8、8,明明最后一个壳层没有排满,却也是闭合壳层。
这就是轨道的原因。
氩的电子排布,写成轨道排布方式,就是:1s②\/2s②2p⑥\/3s②3p⑥。
1、2、3表示电子壳层的序数,②表示每个亚层能存在的最大电子数。
可以看到,虽然氩原子第三层只有8个电子,但是它们却把s轨道和p轨道正好填满了。
所以,剩下的那些亚层只是空壳了,氩原子的外层电子仍然可以看成是闭合的,不参与化学反应。
当然,这说的是在正常情况下。
只要温度和压力足够大,任何反应都能发生,后世的惰性气体化合物也很多。
真实历史上,当量子力学理论体系成熟后。
以玻尔为首的一批物理学家,很快就把各轨道的情况计算的差不多了。
然后他们就没有继续深入了,因为剩下的都是化学家的事情了。
接着,就是号称“化学界爱因斯坦”之称的鲍林,提出了化学键理论。(411章)
即原子之间是通过各自的轨道结合在一起,形成了所谓的【化学键】。
共价键、离子键、金属键、氢键等等。
其中鲍林提出的杂化轨道理论,影响最为深远。
简单点说,就是一个s轨道,一个p轨道结合在一起后,形成了新的杂化轨道sp轨道。
同理,还有sp2轨道,sp3轨道等等。
这些杂化轨道很有利于形成化学键,使得化学反应发生。
随着化学的发展,后面又出现了其它的轨道理论,比如分子轨道等等。
不过,万变不离其宗。
所有轨道理论的基础,都是化学键理论。
而这,就是李奇维接下来要讲的内容。
他要提前抛出化学键的概念,成为现代化学之父!
今年的鲍林刚刚19岁,还是美国的一名本科生。
李奇维4月份的美国之行,不知道能不能见到对方。
若是见到,他一定会拍拍鲍林的肩膀,对他说:
“小鲍,叔我很喜欢你,问你借点东西,你不会怪叔吧。”
“请你吃个汉堡。”
鲍林:听我说,谢谢你,因为有你......
莞尔一笑后,李奇维看着台下众人,朗声道:
“有了电子壳层模型后,我们就可以对化学反应的本质,做进一步的思考。”
“以钠和氯反应生成氯化钠为例。”
“现在已知钠原子的最外层有1个电子,氯原子的最外层有7个电子。”
“因为原子是由带电粒子组成的,所以原子之间会存在电磁力,而万有引力相比电磁力的强度可以忽略。”
“所以,当两个原子相互靠近后,就会因为电磁力而结合在一起。”
“我把这种原子之间结合在一起的形式,起了一个专业名词,叫【化学键】。”
“化学键的物理机制就是电磁相互作用。”
“对于氯化钠而言,其中钠和氯分别是以钠离子、氯粒子的形式存在。”
“它们之间的化学键可以称为【离子键】。”
“而像氢气等物质,氢原子是以中性原子的方式存在。”
“它们通过共用一个电子对的形式,形成闭合壳层。”
说着,李奇维画出了示意图(化学不是本书重点,就不给你们画图了。)
“我把这种化学键,称为【共价键】。”
“对于金属而言,可以认为许多金属原子聚合在一起。”
“最外层的电子可以脱离原子核的束缚,在整个金属固体内运动。”
“我把这种化学键,称为【金属键】。”
“等等。”
“我不是很懂化学,可能还存在其它类型的化学键。”
“但是没关系。”
“当我们把量子论的壳层模型引入化学键理论后,就可以对这些键的本质进行分析。”
“从而了解每个化学反应的本质。”
“化学家从此摆脱了黑匣子,不会对玻璃仪器中的反应一无所知了。”
“当然,详细而深入的研究,那是化学家的事情了。”
“我今天就不越俎代庖了,而且我也不会。”
“我作为物理学家,任务已经完成了。”
“以上就是我今天的演讲内容,为化学做了一点微不足道的贡献。”
“谢谢大家。”
李奇维说完后,整个会场内安静的落针可闻。
这一刻,时间仿佛被凝固。
所有人都张大了嘴巴,眼睛睁得大大的,脸上充满了震惊的神色。
李奇维把量子论引入化学,提出电子壳层模型,解释了元素呈现不同性质的本质。
这已经足够引起震撼了。
在场的化学家们,全都佩服的五体投地,恨不得当场给布鲁斯教授亲一个。
然而,接下来的化学键理论,更是让他们骇然了。
虽然它仅仅是个概念和雏形。
但是其中蕴含的深刻意义,不亚于相对论给物理学带来的颠覆效应。
有了这个概念,化学家的研究对象,不再是化学反应的配平和产物了。
不再是称量反应前,反应后的重量变化,这种工匠也能干的工作。
而是深入到化学反应的细微过程,从源头研究反应的一切。
这是何等的不可思议,何等的伟大。
这一刻,化学家们仿佛觉得掌握了物质的密码。
宇宙中的一切物质变化,都将被人类所了解,所征服,所应用。
化学,崛起!
“上帝啊,今天的演讲,一定会让无数的人后悔吧。”
“这种震撼性的内容,应该在全世界所有科学家的面前公布。”
“然而布鲁斯教授,就这么轻飘飘的讲出来了。”
“让所有化学家膜拜和震撼的理论,只不过是他研究量子论时,随手弄出来的副成果而已。”
“就和高分子反应过程中的副产物一样。”
“这就是布鲁斯教授那恐怖到极点的实力,简直让任何想追赶他的人绝望。”
“......”
会场内响起了热烈而疯狂的赞叹声。
海森堡只感觉自己被一团火焰包围了。
所有人就好像崇拜神灵一样,看着台上的那个男人。
他太强了!
随手一击,就是顶级化学家一辈子也达不到的成就。
不,十辈子也达不到。
而这些在对方的眼里,竟然还只是微不足道的贡献。
海森堡此刻浑身都在颤抖。
他眼中的光芒,差点要贯穿了会场的穹顶。
他不再害羞、沉默,而是被激发了身体中的原始野性。
“这就是当世第一人的风采吗?”
“我什么时候才能达到这种境界?”
“上帝啊,我一定要把自己全部的精力,都投入到量子论的研究当中。”
“它太伟大了。”
“仅仅是部分应用,就能改变化学的未来,还有比这更不可思议的事情吗?”
这一刻,海森堡坚定了他研究量子论的决心。
只有量子论的最前沿,才是这个世界上最巅峰的战场,才是他最期待的地方。
外围随便的一个小兵,都是普通人眼中高高在上的教授,不可轻易接触的存在。
而战场的中心,则是大神厮杀之地。
那里的任何风吹草动,都将决定人类的未来。
十多年后,海森堡才明白了这个道理。
当世第一人,不仅是智慧第一,也是武力第一!
泡利此刻也无法淡定了。
李奇维的表现已经远远超越了他的想象。
作为众人眼中的超级天才,泡利有着属于天才的孤傲。
在他看来,布鲁斯教授的强大,也不过是早生了一段时间。
那时候,现代物理学刚刚起步,有太多未知的理论和现象等待被发现,完全是一片蓝海。
泡利觉得如果把自己放在那个时代,说不定相对论的作者就是他了。
这就是天才的自信。
“布鲁斯教授的伟大,历史因素占了很大部分。”
然而今天,李奇维的实力将泡利的美梦击得粉碎。
因为泡利不仅懂相对论,他也懂量子论。
甚至他可以当场算出氢原子的轨道数据。
他现在是索末菲教授的博士生,他的博士课题就是关于氢分子模型的。
现有的玻尔-李模型,可以很好地解释氢原子的电子轨道情况。
但是面对两个氢原子组成的氢分子,就无能为力了。
泡利也想不到解决办法。
而现在,他从电子壳层模型和化学键理论中,找到了灵感。
这种实力上的巨大差距,让泡利明白了。
当他和布鲁斯教授在同一起跑线后,自己会被碾压的根本看不到对方的背影。
他喃喃自语道:
“真是太可怕了。”
“以后在布鲁斯教授面前,我还是不要嘴贱了,不然只会自取其辱。”
“不过,电子壳层模型,确实还存在一个问题。”
“我想知道布鲁斯教授是怎么看的。”
泡利不愧是泡利,虽然他不敢怼李奇维了。
但是还是敢勇于提问,心中只有对科学的纯粹。
只不过现在不是好时机,他要等到会场安静之后再行动。
前排的诸位大佬,此刻的心情也无比激动。
他们知道今天的内容一旦公布,将会在化学界掀起惊涛骇浪般的轰动。
恐怕全世界所有化学家,都会后悔没有亲自聆听这场演讲。
布鲁斯教授颠覆了化学!
爱因斯坦感觉后背有点凉飕飕的。
他本来以为李奇维讲的会是纯物理的内容。
所有就没有大肆邀请德国境内的化学家们。
今天在现场的,几乎都是柏林大学本校的化学学者。
他们现在对于爱因斯坦简直是爱到了骨子里。
但是,爱因斯坦依然很害怕:
“我这下不会成为化学界的公敌了吧。”
他已经能想象到那种画面了。
能斯特看着爱因斯坦担忧的样子,露出会心的笑容。
作为在场唯一的化学大佬,只有他才能深刻理解,今天的演讲意味着什么。
“如果说拉瓦锡是近代化学之父。”
“那么今天过后,布鲁斯就是现代化学之父。”