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
. . .
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. . .
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. . .
n = 6
. . .
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n = 7
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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
ℓ
{\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。