atom 原子
现存元素的最小组成部分。它是由中子和质子构成的小而密集的原子核组成,原子核有绕其旋转的电子。电子数等于质子数,所以总电荷为零。电子轨道可认为呈圆形或椭圆形(参见 Bohr theory),或者,更确切地说,
是原子核周围的空间区域(参见 orbital)。
一个原子的电子结构是指以这种结构在原子核周围排列电子的方式, 尤其是指按所占的**能级(**energy levels)排列的方式。每个电子的特征可用含 4 个量子数的一组数来定。说明如下:
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主要量子数 n 给定主要能级,其值有 1,2,3 等(数字越大,电子离原子核越远)。按常规,这些能级或者说与电子有关的轨道被称之为外壳,赋给字母 K,L,M 等。K 壳离原子核最近。
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轨道量子数l,它控制电子的角动量。l的可能值为(n-l),(n
-2),⋯1,0。因此,第一层外壳(n=1)中,电子的角动量为零(l=0)。第 2 层外壳中(n=2),l 的值为 1 或 0,赋予两个子壳层微微不同的上升能量。在第 3 层中,(n=3),有 3 层子壳层,l=2,1 或 0。子壳层用字母s(l=0),p(l=1),d(l=2),f(l=3)表示。有时轨道子数又称作角量子数。
- 磁量子数 m,它控制电子在外部磁场中的能量。取值为+l,+(l
-1)⋯1,0,-1,⋯(l-1),-l。在 s 子壳中(即:l=0),m 值等于零。在 p 子壳中(l=1),m 可为+1,0,-1,即:在 p 子壳中有 3 个 p 轨道函数,通常用 px、py 和 pz 表示。
在正常情况下,它们有相同的能级。
- 自旋量子数 ms,它给定各个电子的自旋,取值有+1/2 或-1/2。
根据泡利不相容原理(Pauli exclusion principle) ,原子中没有两个电子具有相同的一组量子数。该量子数限定电子的量子状态,并解释原子的电子结构是怎样出现的。