原子的电子结构

原子由三种亚原子粒子构成 – 电子、质子和中子。带正电的质子和电中性的中子构成原子核，原子的全部正电荷和绝大部分质量都集中在原子核内。

电子是位于原子核周围空间中的带负电、质量较小的粒子。当原子的电子数与质子数相等时，该原子呈电中性。

电子具有双重性质——粒子性和波动性。它们在空间中的位置和能量是互补的物理量。因此，对于能量确定的电子，其位置是不确定的。

原子的量子力学模型预测，空间中三维区域内找到具有特定能量电子的概率，可以通过表达电子波动性质的波函数的平方来确定，该平方也称为电子概率密度。

描述原子中具有特定能量的电子可能空间位置的函数称为原子轨道。

每个轨道对应一组唯一的三个量子数。主量子数n将轨道分组为能级 或电子层。

角动量（或称方位角）量子数 l 将壳层内的原子轨道划分为亚壳层。每个 l 值对应一种形状不同的 s、p、d 或 f 轨道。

某些轨道形状可能具有多种可能的空间取向，每种取向对应一个磁量子数 m_l。给定一个亚层，其空间取向的数量等于 2l 加 1。

第四个量子数——自旋量子数 m_s——与占据原子轨道的电子相关，其取值仅有两个：“正二分之一”和“负二分之一”。这一特性确保了原子中任意两个电子不可能具有完全相同的四个量子数。

将轨道相互叠加后形成一个近似球形的形状，就像围绕原子核的电子“云”。这就是原子通常被表示为球形的原因。