第431章 量子论引入化学！核外电子排布

自李奇维划分经典物理学和现代物理学后，物理学的发展更加璀璨。

现代物理学的成果，甚至而且还辐射到其它学科。

化学就是被影响最深的领域。

劳厄利用晶体证明X射线是电磁波后，引发了化学领域的晶体研究狂潮。

化学家们利用X射线，可以计算出晶体的结构参数，深入理解晶体的各种性质。

索迪研究放射性，提出同位素的概念。

接着，阿斯顿发明质谱仪，让化学家们可以轻松地分离同位素，对于元素的理解加深。

李奇维的质子-中子模型虽然还未验证，但却可以完美解释元素周期表的排列规律。

至此，化学家们对于元素的理解达到了巅峰。

而今天，化学的终极秘密，元素为何性质各不相同，也即将被解决！

一旦成功，那化学会进入一个全新的发展阶段。

它代表人类可以从理论上，认识世界万物的组成和规律。

为何有的元素活泼，有的元素稳定。

在场的化学家们已然热血沸腾了！

至于物理学家们，兴奋程度也是不遑多让。

因为这代表物理学的又一巨大突破。

物理的单个理论，甚至能决定化学的生死。

而化学又对生物学、医学有着举足轻重的影响。

换言之，今天的内容，必然会对整个科学界产生深远的影响。

这是多么伟大的事情啊。

在场的物理大佬们感觉到与有荣焉。

此刻，所有人都望向演讲台上的那道身影。

“布鲁斯教授，今天要成为元素之父了。”

在众人的期待下，李奇维开口了。

“我们知道，根据玻尔-李模型，现在的原子结构中，一共有三个量子数。”

“分别是轨道数量量子数n，轨道形状量子数l，轨道方向量子数m。”

“它们分别决定了电子轨道的大小、形状和方向。”

“所以，原子模型就成为一个三维壳层结构。”

“电子就在一层一层的壳层中绕着原子核运行。”

“那么第一个问题就来了：每一层能容纳多少个电子呢？”

“即原子在核外的排布是什么样的？”

“这里，我提出一个理论。”

“每一层的电子数量，取决于这一层有多少个电子轨道，也就是多少个能级。”

“当n=1时，这是第一层壳层。”

“此时的l和m只能取值为0。”

“因为l的取值范围是（0、n-1），m的取值范围是（-l、l）。”

“所以，第一层壳层只有一个能级（1、0、0）。”

“以此类推：”

“第二壳层有四个能级，分别是（2、0、0）、（2、1、0）、（2、1、1）、（2、1、﹣1）。”

“第三壳层有9个能级，第四壳层有16个能级......”

“如图所示，那么电子在这些壳层中的排列方式就是这样的：”

“第一壳层有2个电子，第二壳层有8个电子，第三壳层有18个电子，第四壳层有32个电子。”

“可以看到，每一个壳层的电子数量和该壳层的能级数量是2倍的关系。”

“由这些数字构成的壳层都是闭合的电子壳层，只有这些闭合壳层外的电子才能参与化学反应。”

“什么意思呢？举个例子。”

“我们来看元素周期表中的惰性气体一栏。”

“氦、氖、氩、氪、氙、氡。”

“这些元素是已故的瑞利勋爵和拉姆齐教授，共同发现的伟大成果。”

“在元素周期表中，它们的原子序数分别是2、10、18、36、54、86。”

“它们之所以是惰性气体，不参与任何反应，是因为这些元素的最外层电子形成了闭合壳层。”

“例如氦的原子序数是2，所以它有两个电子，这两个电子正好填满了第一个壳层。”

“所以，氦的闭合壳层外就没有电子了。”

“根据刚刚我的理论，只有闭合壳层外的电子才会参与反应。”

“因此，氦没有多余的电子参与化学反应。”

“以此类推，氖的原子核外有10个电子，所以第一个壳层依然是被填满的。”

“剩下的8个电子，又正好填满了第二个壳层。”

“第二壳层外依然没有多余的电子，所以也不能参与反应。”

“另外的氩、氪、氙、氡也是同样的道理。”

“氩（18）：第一层2个电子，第二层8个电子，第三层8个电子，总计18个电子。”

“氩的第三壳层虽然没有被填满，但是其电子数是8，仍然属于闭合壳层，所以不参与反应。”

“氪（36）：第一层2个电子，第二层8个电子，第三层18个电子，第四层8个电子，总计36个电子。”

“氙（54）：电子排布方式为：2、8、18、18、8，总计54个电子。”

“氡（86）：电子排布方式为：2、8、18、32、18、8，总计86个电子。”

“由此可见，所有惰性气体的最外层都是闭合壳层，不失去电子也不得到电子，所以不参与化学反应。”

“这就是为什么它们的性质是惰性的。”

哗！

当李奇维一边说一边演示到这里时，台下的众人已经完全呆住了。

所有人都被这个惊人的理论震撼了。

竟然有人真的从理论本质上，解释了惰性气体的原因。

简直让人骇然！

“哦，上帝啊，我看到了什么。”

“布鲁斯教授真的是人吗？他怎么能想出来如此匪夷所思的理论？”

“这一层一层的简直和洋葱一样。”

“原子的复杂真是超越了我的想象，仅仅是核外电子的排布就这么复杂。”

“布鲁斯教授真神人也！”

所有人当场就被折服了。

这是智商的绝对碾压！

海森堡此刻只感觉到热血沸腾，仿佛身体都要爆炸了。

“太不可思议了！”

“太强了！”

“这才是科学研究啊！”

“与布鲁斯教授相比，我觉得自己之前写的东西，简直和垃圾一样。”

“可笑我还沾沾自喜，被别人称为天才呢？”

“按照这样推导，我大概知道钠和氯为何那么活泼了。”

“布鲁斯教授实在太可怕了！”

“我将来一定要去量子研究所学习！”

海森堡第一次亲眼看见李奇维的科学思考，就已经完全被征服了。

世界上怎么会存在如此神一般的伟男子。

哪怕是泡利，此刻也张大了嘴巴。

上帝之鞭，遇到了真正的物理学上帝，也鞭不起来了。

只能被对方握在手中，当成装饰。

李奇维的绝巅实力，直接镇压了喜欢怼人的泡利。

他一直喃喃自语：“为什么是2倍的关系？”

真实历史上，玻尔1922年到哥廷根大学演讲，内容就是李奇维的分析过程。

泡利就是根据这次演讲，才提出了后面的“泡利不相容原理。”

而这个2倍关系，就是找到玻尔-李模型中第四个量子数的钥匙。

玻尔当时提出的2倍，只是一种猜测，因为只有这样，才能很好地解释电子的排布规律。

但后面理论证明，2倍是正确的，有深层次原因的。

这就是顶级物理学家的可怕之处。

他们的直觉，往往冥冥中契合物理学的本质。

而现在，李奇维给在场所有人带来的，就是这种可怕的感觉。

前排的普朗克、爱因斯坦等人，皆是满脸震惊。

以他们的地位，当然知道2倍关系是这个理论的关键。

但是另外的排布方式也深深震撼了他们。

因为实在太巧妙了。

尤其是闭合壳层的概念，更是犹如天马行空般。

爱因斯坦对着大佬们叹道：

“这个世界上，也只有布鲁斯能想出这种理论了。”

大佬们点头，深以为然。

能斯特更是直言：“布鲁斯这是首次把量子论引入了化学。”

“化学有了这个理论，不亚于物理学有了相对论。”

“布鲁斯在化学领域的地位，就和他在物理学领域的地位一样了。”

“真是...可怕啊！”

听完能斯特的分析，大佬们这才发现，那个男人又一次创造了奇迹。

横压物理和化学两大领域，全部做到了最巅峰。

太震撼了！

此刻，李奇维的分析还没有结束：

“相信不少人应该能举一反三了。”

“接受了以上理论后，我们就可以来分析钠和氯了。”

“氯正好处于惰性气体前面的那一列。”

“从上到下分别有：氟、氯、溴、碘。”（【砹】在1940年才被发现）

“它们的原子序数分别是9、17、35、53，正好比同行的惰性气体少了一个电子。”

“根据电子排布规律。”

“氯的电子排布方式为：2、8、7，总计17个电子。”

“可以看到，氯的最外层有7个电子，所以不是闭合壳层。”

“因此，这7个电子，渴望再得到一个电子，这样就能形成闭合壳层了。”

“所以，氯的化学性质非常活泼，有非常大的毒性。”

“同理，钠所在的列，从上到下分别有：锂、钠、钾、铷、铯。”

“它们的原子序数分别是：3、11、19、37、55。”

“所以，钠的电子排布方式为：2、8、1。”

“可以看到，钠的最外层只有1个电子，所以也不是闭合壳层。”

“因此，钠很希望失去这个电子，这样就能形成闭合壳层了。”

“所以，钠的化学性质非常活泼，放在水里就会发生剧烈的反应。”

“然而，当钠和氯结合在一起后，神奇的情况发生了。”

“钠可以把不想要的那个电子分享给氯。”

“这样一来，钠和氯的最外层就都变成了闭合壳层。”

“所以氯化钠非常稳定，甚至能够食用。”

“两头猛虎，竟然生出来一只小羊羔。”

“这就是化学的神奇之处。”

静！

死一般的寂静！

整个会场内仿佛被按下了暂停键。

所有人都震撼的发不出一点声音。

这场酣畅淋漓的演讲，让所有人见到了何为当世第一人的风采。

时间非但没有磨去那个男人的风采，反而让他更加沉淀，犹如神魔。

这一刻，他就是高高在上的化学之神！

俯瞰世间！

眼眸之中，沧海桑田变换，过眼云烟。

神之启迪，让凡人掌握元素的规则。

从此以后，化学家有了新的理论工具。

世间万般物质，在人类面前再无秘密。

这是何等伟大的成果！

“上帝啊，我不敢想象，今天过后，布鲁斯教授在化学界会是什么地位。”

“所有化学家应该都会疯狂了吧。”

“他简直就是化学界的神！”

“实在难以想象，量子论竟然如此伟大。”

“为什么我研究量子论，只能天天在那计算轨道能级，而布鲁斯教授一出手，就是颠覆世界。”

“我想去量子研究所了......”

这一刻，不管是普通的学生，还是如海森堡、泡利这样的天之骄子。

哪怕是普朗克、爱因斯坦、劳厄这样的物理学大佬，全都被李奇维征服了。

尤其是普朗克，他怎么也不会想到，当初和那个年轻人的理论，能发展到今天这种程度。

普朗克忽然开心地笑了。

他知道，不管未来如何，史书上一定会记载他的名字。

1900年，剑桥，康桥之上，一个年轻人和一个中年人，在不经意间改变了世界的走向。

爱因斯坦喃喃道：

“布鲁斯，怪不得你没有研究统一理论。”

“原来你已经把量子论研究到了这种地步。”

“虽然我认为它在统一中没有作用，但是我承认，你又一次赢了我。”

“我的理论只是空想，而你却切实地颠覆了化学，甚至改变了其它的学科。”

“我不如你啊！”

爱因斯坦感慨万分。

而旁边的能斯特久久说不出话。

这样的布鲁斯，以后谁还敢说他的化学诺奖得之侥幸吗？

然而，就在众人以为李奇维的演讲要结束时。

接下来的内容，更是彻底把现场推向了最高潮。

也为李奇维未来的“现代化学之父”称号，奠定了无上的基础。

他忽然又说道：

“关于钠与氯的结合问题，我还有一个想法。”

“或许，这可以帮助我们更好地去理解化学反应的本质。”

“那就是原子到底是如何结合在一起的？”

轰！

全场骇然！