。ㄈ)磁量子數(shù)m
磁量子數(shù)m決定原子軌道(或電子云)在空間的伸展方向。當(dāng)l給定時(shí),m的取值為從-l到+l之間的一切整數(shù)(包括0在內(nèi)),即0,±1,±2,±3,…±l,共有2l+1個(gè)取值。即原子軌道(或電子云)在空間有2l+1個(gè)伸展方向。原子軌道(或電子云)在空間的每一個(gè)伸展方向稱做一個(gè)軌道。例如,l=0時(shí),s電子云呈球形對(duì)稱分布,沒(méi)有方向性。m只能有一個(gè)值,即m=0,說(shuō)明s亞層只有一個(gè)軌道為s軌道。當(dāng)l=1時(shí),m可有-1,0,+1三個(gè)取值,說(shuō)明p電子云在空間有三種取向,即p亞層中有三個(gè)以x,y,z軸為對(duì)稱軸的px,py,pz軌道。當(dāng)l=2時(shí),m可有五個(gè)取值,即d電子云在空間有五種取向,d亞層中有五個(gè)不同伸展方向的d軌道(圖4-7)。
圖4-7 s,p,d電子云在空間的分布
n,l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(jià)軌道。
。ㄋ)自旋量子數(shù)ms
原子中的電子除繞核作高速運(yùn)動(dòng)外,還繞自己的軸作自旋運(yùn)動(dòng)。電子的自旋運(yùn)動(dòng)用自旋量子數(shù)ms表示。ms 的取值有兩個(gè),+1/2和-1/2。說(shuō)明電子的自旋只有兩個(gè)方向,即順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较颉MǔS谩啊焙汀啊北硎尽?/P>
綜上所述,原子中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用n,l,m,ms四個(gè)量子數(shù)來(lái)描述。主量子數(shù)n決定電子出現(xiàn)幾率最大的區(qū)域離核的遠(yuǎn)近(或電子層),并且是決定電子能量的主要因素;副量子數(shù)l決定原子軌道(或電子云)的形狀,同時(shí)也影響電子的能量;磁量子數(shù)m決定原子軌道(或電子云)在空間的伸展方向;自旋量子數(shù)ms決定電子自旋的方向。因此四個(gè)量子數(shù)確定之后,電子在核外空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也就確定了。
三、核外電子的排布規(guī)律
(一)最低能量原理
所謂最低能量原理是,原子核外的電子,總是盡先占有能量最低的原子軌道,只有當(dāng)能量較低的原子軌道被占滿后,電子才依次進(jìn)入能量較高的軌道,以使原子處于能量最低的穩(wěn)定狀態(tài)。
原子軌道能量的高低為:
1.當(dāng)n相同,l不同時(shí),軌道的能量次序不s<p<d<f。例如,E3S<E3P<E3d。
2.當(dāng)n不同,l相同時(shí),n愈大,各相應(yīng)的軌道能量愈高。例如,E2S<E3S<E4S。
3.當(dāng)n和l都不相同時(shí),軌道能量有交錯(cuò)現(xiàn)象。即(n-1)d軌道能量大于ns軌道的能量,(n-1)f軌道的能量大于np軌道的能量。在同一周期中,各元素隨著原子序數(shù)遞增核外電子的填充次序?yàn)閚s,(n-2)f,(n-1)d,np。
核外電子填充次序如圖4-8所示。
圖4-8 電子填充的次序