7.10: 量子数

每个电子由四个量子数来描述，其中三个量子数有相互关联的值。这三个量子数定义了 电子在空间中最有可能位于的地方。主量子数 n，表示电子 所属的能级。n 可以有 1、2、3 等整数值。n 值越大，电子 离原子核越远。角动量，或方位角，量子数，l，描述了电子所占据的 轨道的形状，这 与电子的角动量有关。对于 n 的每个值，l 可以有 0 到 n-1 的整数值。当 n 为 1 时，l 为零。当 n 是 2 时，l 有两个可能的值—0 和 1。当 n 是 3 时，l 可以是 0，1，或 2。可能的 l 值的数目表示在 第 n 个能级上不同形状的轨道，或子壳层的数目。子壳层由与 l 的值相关联的 字母指定。0、1、2 和 3 分别对应于 s、p、d 和 f 轨道。这些将在下一课中讨论。磁量子数，m_l 描述了电子 所占据的轨道在空间中的 方向，它也与电子的角动量 有关。m_l 可以有 l 和 l 之间的任意整数值，包括零。一个给定的子壳层的方向数 等于 2l+1。当 n 是 2 时，有两个子壳层，因为 l 可以是 0 或 1。它们分别是 2s 和 2p 子壳层。2p 子壳层有三个 2p 轨道，因为 ml 有三个值：1、0 和 1。第四个量子数，m_s，是自旋量子数。电子是旋转的电荷，其行为 类似于微小的条形磁铁。电子的两种可能的自旋运动 为顺时针方向，用 m_s 等于 1/2 表示；和逆时针方向，用 m_s 等于 1/2 表示。