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化学课程中四个量子数怎么理解?四个量子数是用来表示原子的基本特性的数字。它们分别是原子核的电荷(Z)、原子的质量数(A)、原子的总轨道数(N)和原子的总旋量(L)。
Z表示原子核的电荷数,A表示原子的质量数,N表示原子的总轨道数,而L表示原子的总旋量。
一、主量子数(n)
主量子数是描述核外电子距离核的远近,电子离核由近到远分别用数值n=1,2,3,…有限的整数来表示,而且,主量子数决定了原子轨道能级的高低,n越大,电子的能级越大,能量越高。n是决定电子能量的主要量子数。n相同,原子轨道能级相同。一个n值表示一个电子层,与各n值相对应的电子层符号如下:
n
1
2
3
4
5
6
7
电子层名称
第一层
第二层
第三层
第四层
第五层
第六层
第七层
电子层符号
K
L
M
N
O
P
Q
二、角量子数(l )
在同一电子层内,电子的能量也有所差别,运动状态也有所不同,即一个电子层还可分为若干个能量稍有差别、原子轨道形状不同的亚层。角量子数 就是用来描述原子轨道或电子云的形态的。 l的数值不同,原子轨道或电子云的形状就不同, l的取值受n的限制,可以取从0到n-1的正整数。
n
1
2
3
4
0,1
0,1,2
0,1,2,3
每个值代表一个亚层。第一电子层只有一个亚层,第二电子层有两个亚层,以此类推。亚层用光谱符号等表示。角量子数、亚层符号及原子轨道形状的对应关系如下:
1
2
3
4
亚层符号
s
p
d
f
原子轨道或
电子云形状
圆球形
哑铃形
花瓣形
花瓣形
同一电子层中,随着 的增大,原子轨道能量也依次升高,即Ens<Enp<End<Enf,即在多电子原子中,角量子数与主量子数一起决定电子的能级。每一个 值表示一种形状的电子云。与主量子数决定的电子层间的能量差别相比,角量子数决定的亚层间的能量差要小得多。
如何看量子数?量子数
量子数(quantum number)是量子力学中表述原子核外电子运动的一组整数或半整数。因为核外电子运动状态的变化不是连续的,而是量子化的,所以量子数的取值也不是连续的,而只能取一组整数或半整数。量子数包括主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数s四种,前三种是在数学解析薛定谔方程过程中引出的,而最后一种则是为了表述电子的自旋运动提出的。
可以根据最外层价电子式直接看出主量子数N、角量子数L、磁量子数M,比如外层价电子为3d54S1,那么主量子数N=4,d轨道对应的L=2,那么磁量子数M=0,+-1,+-2,(也就是轨道取向为5)
化学角量子数怎么看?角量子数l :角量子数l确定原子轨道的形状并在多电子原子中和主量子数一起决定电子的能级。电子绕核运动,不仅具有一定的能量,而且也有一定的角动量M,它的大小同原子轨道的形状有密切关系。例如M=0时,即l=0时说明原子中电子运动情况同角度无关,即原子轨道的轨道是球形对称的;如l=1时,其原子轨道呈哑铃形分布;如l=2时,则呈花瓣形分布。
对于给定的n值,量子力学证明l只能取小于n的正整数:l=0,1,2,3……(n-1)
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