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1、1-4. 四个量子数1.主量子数n 描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近(电子层数); 决定电子能量高低。取值： n=1 2 3 4 5 6 电子层符号 K L M N O P对于氢原子其能量高低取决于n但对于多电子原子，电子的能量除受电子层影响，还因原子轨道形状不同而异，（即受角量子数影响） (2) 角量子数l，它决定了原子轨道或电子云的形状或表示电子亚层（同一n层中不同分层）意义: 在多电子原子中，角量子数与主量子数一起决定电子的能量。之所以称l为角量子数，是因为它与电子运动的角动量M有关。如 M=0时，说明原子中电子运动情况同角度无关，即原子轨道或电子云形状是球形对称的。角量子数，l
2、只能取一定数值l = 0 1 2 3 4 (n-1) 电子亚层 s p d f g 说明M是量子化的，具体物理意义是：电子云（或原子轨道）有几种固定形状，不是任意的。如： s p d f 球形对称 哑铃形 花瓣形 180，90棒锤形第一电子层 仅有 l s 电子，（l =0）第二电子层 有 2s，2p电子（l =0, 1）第三电子层 有 3s, 3p, 3d 电子 （l =0, 1, 2）依此类推。见p76表3-2 对H和类氢离子来说：E1sE2sE3sE4sE4sE4pE4dE4f但对多电子原子来说：存在着电子之间的相互作用，n相同，l不同时，其能量也不相等。一般应为：EnsEnpEndEn
3、f也就是说：同一电子层上不同亚层能量也不相同，或说同一电子层上有不同能级.2s，2p又称能级。 线状光谱在外加强磁场的作用下能发生分裂，显示出微小的能量差别，即，3个2p轨道，或同是5个d轨道，还会出现能量不同的现象，由此现象可推知，某种形状的原子轨道，可以在空间取不同的伸展方向，而得到几个空间取向不同的原子轨道，各个原子轨道能量稍有差别。(3) 磁量子数m 决定波函数(原子轨道)或电子云在空间的伸展方向，决定角动量在空间的给定方向上的分量大小。m 取值： m=0, 1，2，3l 例：n=2， l = 0, 1 m = 0, 1 2px, 2py, 2pz 三种情况 三个轨道的能量是相等的（简
4、并轨道），但在外磁场作用下，可发生分裂，出现微小的能量差别。 以上2px, 2py, 2pz，我们称为三个原子轨道。即代表核外电子的三种运动状态，例如 2pz 表示，核外电子处于第二电子层，是哑铃形，沿z轴方向分布，由此可深刻理解三个量子数n, l, m决定核外电子的一种空间运动状态。注意：m=0, 表示一种状态。对s电子来讲，仅一种球形对称的电子云，对其它电子来说，习惯上把m=0，规定为z轴方向分布磁量子数m与角量子数l的关系lm空间运动状态数00s 轨道一种1+1，0，-1p轨道三种2+2，+1，0，-1，-2d轨道五种3+3，+2，+1，0,-1, -2,-3f轨道七种(4)自旋量子数m
5、sms = 1/2, 表示同一轨道中电子的二种自旋状态ms称自旋量子数取值：ms=1/2，即仅有两种运动状态。（）用分辨力较强的光谱仪观察氢原子光谱，发现，大多数谱线是由靠得很近的两条谱线组成的。这是因为同一空间运动状态，即同一轨道中，可能有两种电子运动状态，即电子还有自身旋转运动，（类似于地球绕太阳转，自转） 其自旋角动量沿外磁场方向的分量为：Ms = ms综上所述，若描述核电子数之间的关系是 P79 表3-3综合所述，若描述核电子的运动状态,需要四个量子数, 即, n, l, m, ms 。注意: n, l, m可描述核外电子的一种空间运动状态, 即一个原子轨道. 每个原子轨道中能容纳两个
6、自旋相反的电子。电子层, 分层, 原子轨道,运动状态同量子数之间的关系见 P79 表3-3要求、理解、掌握！*小结*主量子数nv 氢原子核外电子能量值决定于主量子数角量子数lv 物理意义: 表示原子轨道或电子云的形状； 表示同电子层中具有不同状态的亚层； 多电子原子中电子的能量决定于主量子数 n和角量子数l。v 取值范围: l=0,1,2,3n-1v 取值数目 = n值角量子数l-01角量子数与电子亚层、轨道形状的对应关系角量子数 01234亚层符号spdfg轨道形状球形哑铃型花瓣型主量子数与角量子数的关系n1234电子层KLMNl00 10 1 20 1 2 3亚层1s2s 2p3s 3p
7、3d4s 4p 4d 4f磁量子数mv 物理意义:表示原子轨道或电子云在空间的伸展方向。磁量子数与能量无关v 取值范围: m = 0,1,2,lv 取值数目 = 2l+1v 同一亚层(n,l相同)，原子轨道能量相同，称为等价轨道或简并轨道。P、d、f分别有3、5、7个等价轨道 n=2 l=1: E2px=E2px=E2pxv 在第n个主层上，有n2 个轨道(波函数)l,m取值与轨道名称的关系lm轨道名称轨道符号亚层轨道数00s1101320125自旋量子数msv 物理意义：表示电子运动的自旋方向v 自旋只有两个方向：顺时针、逆时针v 同一轨道只能容纳两个自旋相反的电子vms +1/2-1/2自
8、旋方向顺时针逆时针箭头示意 *量子数小结1*v 原子轨道是由三个量子数n,l,m确定的电子运动区域，原子中每个电子的运动状态用四个量子数n、l、m、ms描述，四个量子数确定之后，电子在核外空间的运动状态也就确定了。v 泡利不相容原理：在同一原子中，不可能有四个量子数完全相同的两个电子；即同一原子中无状态相同的电子。v 电子层最大容量原理：同一轨道上只能容纳两个自旋方向相反的电子；第n个主层上有n2个轨道，最多可容纳2n2个电子*量子数小结2*v 主量子数n决定原子轨道的大小（即电子层）和电子的能量。v 角量子数l决定原子轨道或电子云的形状同时也影响电子的能量。v 磁量子数m决定原子轨道或电子云在空间的伸展方向。v 自旋量子数ms决定电子的自旋方向
