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原子轨道

原子轨道

电子层

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最简单的电子分布,以电子层由内至外来算,即是,距离核子的第n层电子层,可容纳最多2n2个电子。(电子层数即主量子数n。)

由内至外电子层次序

电子层符号

主量子数

n

{\displaystyle n}

亚电子层数目

可容纳电子数目2

n

{\displaystyle n}

2

1

K

1

1

2

2

L

2

2

8

3

M

3

3

18

4

N

4

4

32

5

O

5

5

50

(注:虽然第三、四、五层的电子层可容纳电子数目分别为18和32和50,但是它们通常未挤满电子。例如钾(K)原子有19个电子,第一层(1s)有2个,第二层(2s2p)有8个,第三层却不是放进9个电子,而是第三层(3s3p)只放进8个电子,在第四层(4s)再放进1个电子。)

电子亚层

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电子层可再细分成亚电子层,其中又以形状分成五种(随新元素之发现,往后可能会有第六种),亚电子层也正是原子轨域的集合:

由内至外亚电子层次序

亚电子层名称

角量子数

l

{\displaystyle l}

形状

轨域数目

电子数目

字母意思

1

s

0

球形

1

2

s指Sharp,锐系光谱

2

p

1

哑铃形或吊钟形

3

6

p指Principal,主系光谱

3

d

2

双哑铃形或吊钟形

5

10

d指Diffused,漫系光谱

4

f

3

四哑铃形或吊钟形

7

14

f指Fundamental,基系光谱

5

g

4

八哑铃形或吊钟形

9

18

g名称开始依字母排列

6

h

5

未发现

11

22

h名称开始依字母排列

电子层一览

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s(l = 0)

p(l = 1)

d(l = 2)

f(l = 3)

m = 0

m = 0

m = ±1

m = 0

m = ±1

m = ±2

m = 0

m = ±1

m = ±2

m = ±3

s

pz

px

py

dz2

dxz

dyz

dxy

dx2-y2

fz3

fxz2

fyz2

fxyz

fz(x2-y2)

fx(x2-3y2)

fy(3x2-y2)

n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

n = 5

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

n = 6

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

n = 7

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

注:为方便理解,在上表中s轨域的图是切开一半的。

1s轨域是最靠近原子核的电子轨域,最多可容纳两个电子。

原子轨域间的互相作用可形成更复杂的混合形状,例如在烷烃中的混成轨域。

前五大原子轨域形状(1s、2s、2px、2py以及2pz),不同颜色区别波函数的不同相位。

(亚电子层的“级数”即角量子数

{\displaystyle \ell }

,以s轨域为0开始依序增加。)

轨域

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亚电子层中再分的电子组合,一个轨域只能容纳一对电子。在亚电子层内,轨域数目必为奇数,如下表所示。每个轨域以磁量子数

m

{\displaystyle m}

代表。

由内至外亚电子层次序

亚电子层名称

角量子数

l

{\displaystyle l}

轨域数目

电子数目

轨域的磁量子数

m

{\displaystyle m}

1

s

0

1

2

0

2

p

1

3

6

-1, 0 , +1

3

d

2

5

10

-2, -1, 0, +1, +2

4

f

3

7

14

-3, -2, -1, 0, +1, +2, +3

5

g

4

9

18

-4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4

6

h

5

11

22

-5, -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4,+5

电子

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每个轨域里最多有2个电子。当正好有两个电子处于一个轨域时,该对电子的自旋方向必定相反。电子在原子轨域中的自旋方向是自旋量子数

s

{\displaystyle s}

,只有+1/2(↑)和-1/2(↓)两值,即“上旋”和“下旋”之分。

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