1、核外電子的運動狀態電子在原子中的運動狀態，可n,l,m,ms四個量子數來描述.（一）主量子數n主量子數n是用來描述原子中電子出現幾率最大區域離核的遠近，或者說它是決定電子層數的.主量子數的n的取值為1,2,3等正整數.例如,n=1代表電子離核的平均距離最近的一層，即第一電子層；n=2代表電子離核的平均距離比第一層稍遠的一層，即第二電子層.余此類推.可見n愈大電子離核的平均距離愈遠.在光譜學上常用大寫拉丁字母K,L,M,N,O,fQ代表電子層數.主量子數（n）1234567電子層符號KLMNOPQ主量子數n是決定電子能量高低的主要因素.對單電子原子來說，n值愈大，電子的能量愈高.但是對多電子原子

2、來說，核外電子的能量除了同主量子數n有關以外還同原子軌道（或電子云）的形狀有關.因此,n值愈大，電子的能量愈高這名話，只有在原子軌道（或電子云）的形狀相同的條件下，才是正確的.（二）副量子數l副量子數又稱角量子數.當n給定時,1可取值為0,1,23-（n-1）.在每一個主量子數n中，有n個副量子數，其最大值為n-1.例如n=1時，只有一個副量子數，l=0,n=2時，有兩個副量子數，l=0,l=1.余此類推.按光譜學上的習慣l還可以用s,p,d,f等符號表示.l0123光譜符號spdF副量子數l的一個重要物理意義是表示原子軌道（或電子云）的形狀.L=0時（稱s軌道），其原子軌道（或電子云）呈球形

3、分布（圖4-5）;1=1時（稱p軌道）淇原子軌道（或電子云）呈啞鈴形分布（圖4-6）;圖4-5s電子云圖4-6p電子副量子數1的另一個物理意義是表示同一電子層中具有不同狀態的亞層.例如,n=3時,1可取值為0,1,2.即在第三層電子層上有三個亞層，分別為s,p,d亞層.為了區別不同電子層上的亞層，在亞層符號前面冠以電子層數.例如,2s是第二電子層上的亞層，3p是第三電子層上的p亞層.表4-1列出了主量子數n,副量子數1及相應電子層、亞層之間的關系.表4-1主量子數n,副量子數1及其相應電子層亞層之間的關系n電子層1亞層11sOsCl(N-oo寸04s14p24d34f對于單電子體系的氫原子來說

4、，各種狀態的電子能量只與n有關.但是對于多電子原子來說，由于原子中各電子之間的相互作用，因而當n相同,1不同時，各種狀態的電子能量也不同，1愈大，能量愈高.即同一電子層上的不同亞層其能量不同，這些亞層又稱為能級.因此副量子數1的第三個物理意義是：它同多電子原子中電子的能量有關，是決定多電子原子中電子能量的次要因素.（三）磁量子數m磁量子數m決定原子軌道（或電子云）在空間的伸展方向.當1給定時,m的取值為從-1到+1之間的一切整數（包括0在內），即0,1,2,3,士l,共有21+1個取值.即原子軌道（或電子云）在空間有21+1個伸展方向.原子軌道（或電子云）在空間的每一個伸展方向稱做一個軌道.例

5、如,1=0時,s電子云呈球形對稱分布，沒有方向性.m只能有一個值，即m=0,說明s亞層只有一個軌道為s軌道.當1=1時,m可有-1,0,+1三個取值，說明p電子云在空間有三種取向，即p亞層中有三個以x,y,z軸為對稱軸的px,py,pz軌道.當1=2時,m可有五個取值，即d電子云在空間有五種取向亞層中有五個不同伸展方向的d軌道（圖4-7）.圖4-7s,p,d電子云在空間的分布n,1相同,m不同的各軌道具有相同的能量，把能量相同的軌道稱為等價軌道.（四）自旋量子數ms原子中的電子除繞核作高速運動外，還繞自己的軸作自旋運動.電子的自旋運動用自旋量子數ms表示.ms的取值有兩個，+#2和-1/2.說

6、明電子的自旋只有兩個方向，即順時針方向和逆時針方向.通常用和“I”主二i表木.綜上所述，原子中每個電子的運動狀態可以用n,1,m,ms四個量子數來描述.主量子數n決定電子出現幾率最大的區域離核的遠近（或電子層），并且是決定電子能量的主要因素；副量子數1決定原子軌道（或電子云）的形狀，同時也影響電子的能量；磁量子數m決定原子軌道（或電子云）在空間的伸展方向；自旋量子數ms決定電子自旋的方向.因此四個量子數確定之后，電子在核外空間的運動狀態也就確定了量子數，電子層，電子亞層之間的關系每個電子層最多容納的電子數28182nA2主量子數n1234電子層KLMN角量子數l0123電子亞層spdf每個亞層

7、中軌道數目1357每個亞層最多容納電子數261014核外電子的分布：1.原子中電子分布原理：(兩個原理一個規則)：(1)、泡利(Pauli)不相容原理在同一原子中，不可能有四個量子數完全相同的電子存在.即每一個軌道內最多只能容納兩個自旋方向相反的電子.(2)、能量最低原理多電子原子處于基態時，核外電子的分布在不違反泡利原理前提下，總是盡先分布在能量較低的軌道，以使原子處于能量最低狀態.(3)、洪特(Hund)規則原子在同一亞層的等價軌道上分布電子時，盡可能單獨分布在不同的軌道，而且自旋方向相同(或稱自旋平行).基態原子中電子的分布1、核外電子填入軌道的順序應用近似能級圖根據“兩個原理一條規則”

8、，可以準確地寫出91種元素原子的核外電子分布式來.在110種元素中，只有19種元素原子層外電子的分布稍有例外：它們是若再對它們進一步分析歸納還得到一條特殊規律一一全充滿，半充滿規則：對同一電子亞層，當電子分布為全充滿(P6、d10、f14)、半充滿(P3、d5、f7)或全空(PRd0、f0)時，電子云分布呈球狀，原子結構較穩定，可挑出8種元素，剩余11種可作例外.多電子原子結構1、核外電子排布三原理(1)泡利不相容原理：解決各電子層電子數目問題.在任何一個原子中，決不可能有兩個電子具有四個完全相同的量子數，即在同一個原子中，不可能有運動狀態完全相同的電子.當n一定時,L可取(n-1)個值，而在

9、L限定下，原子軌道可有(2L+1冷伸展方向，即(2L+1)t軌道，而每個軌道可容納兩個電子，所以每層最多容納電子數為電子層1234電子數281832(2)最低能量原理：解決電子排布問題 多電子原子在基態時，核外電子總是盡可能地先占據能量最低的軌道，以使體系能量最低. 軌道能級規律當角量子數相同時,隨主量子數增加，軌道能級升高1s2s3s4s;2P3p4p5p;3d4d5d當主量子數相同時，隨角量子數增加，軌道能級升高nsnpndnf當主量子數與角量子數都不同時，能級次序比較復雜，有時出現能級交錯”現象，即某些主量子數較大的原子軌道其能級可以比主量子數較小的原子軌道低.如4s3d,5s4d,6s

10、4f5d6p 鮑林近似能級圖鮑林根據大量光譜數據以及某些近似的理論計算，得到了多電子原子的原子軌道能級的近似圖能級組：按照能級高低的順序，把能量相近的能級劃成一組，稱為能級組.按照1、2、3能級組順序，能量依次增高.電子分布式：核外電子的分布表達式，如K:Ti:鮑林近似能級順序并不是所有元素軌道能級的實際順序，它只不過是表示在考慮電子分布時，隨核電荷數的增加的一個電子應分布在一哪一個軌道的一般規律，它不代表核外電子的實際分布情況，如鈦原子的近似能級順序為：而其電子分布式為:(3)洪特規則：解決同一電子層電子排布問題處于主量子數和角量子數都相同的軌道中的電子，總是盡先占據磁量子數不同的軌道,而且自旋量子數相同（自旋平行）兩個電子同占一個軌道，這時電子間的排斥作用會使系統能量升高,兩個電子只有分占等價軌道時,才有利于降低系統的能量,所以洪特規則可認為是最低能量原理的補充如P：3P軌道上的3個電子分布應為：TTT（4）特殊情況 有19種元素原子的電子分布式不完全符合近似能級順序，如：它們的3d軌道電子分別為10和5,處于全滿或半滿狀態,原子比較穩定,對于p、f軌道，半滿狀態為p3和億全滿狀態為p6和f14 外層電子構型即外層電子分布式，對于原子來說：主族元素：最外層的電子分布式,如：副族元素：最