电子云是1926年
奥地利学者
薛定谔在德布罗意关系式的基础上,对电子的运动做了适当的数学处理,提出了二阶偏微分薛定谔方程式。这个
方程式的解的模的平方,如果用
三维坐标以图形表示的话,就是电子云。
电子云模型中的电子在
原子核外很小的空间内做高速运动,其运行没有固定的规律,接近近代人类对
原子结构的认识,属于分层排布。
电子云是近代对电子用统计的方法,在核外空间分布方式的形象描绘,它的区别在于行星轨道式模型。电子有
波粒二象性,它不像
宏观物体的运动那样有确定的轨道,因此画不出它的
运动轨迹。我们不能预言它在某一时刻究竟出现在核外空间的哪个地方,只能知道它在某处出现的机会有多少。为此,就以单位体积内电子出现几率,即
几率密度大小,用小白点的疏密来表示。小白点密处表示电子出现的几率密度大,小白点疏处几率密度小,看上去好像一片带
负电的
云状物笼罩在
原子核周围,因此叫电子云。
在
量子化学中,用一个
波函数Ψ(x,y,z)表征电子的
运动状态,并且用它的模的平方|Ψ|2值表示单位体积内电子在核外空间某处出现的几率,即几率密度,所以
电子云实际上就是|Ψ|2在空间的分布。研究电子云的空间分布主要包括它的
径向分布和角度分布两个方面。径向分布探求电子出现的几率大小和离核远近的关系,被看作在半径为r,厚度为dr的薄
球壳内电子出现的几率。角度分布探究电子出现的几率和角度的关系。
例如s态电子,角度分布呈球形对称,同一球面上不同角度方向上电子出现的
几率密度相同。p态电子呈8字形
纺锤形,不同角度方向上几率密度不等。有了pz的角度分布,再有n=2时2p的径向分布,就可以综合两者得到2pz的电子云图形。由于2p和3p的径向分布不同,2pz和3pz的电子云图形也不同。