电子亚层的原子能级

电子亚层的原子能级

从解薛定谔方程所引进的一套参数 n, l, m（称为量子数）的物理意义、取值以及取值的组合形式与核外电子运动状态的关系如下： 描述电子离核的远近，确定原子的能级或确定轨道能量的高低。决定轨道或电子云的分布范围。一般，n 值越大，电子离核越远，能量越高。主量子数所决定的电子云密集区或能量状态称为电子层（或主层）。
主量子数n 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, … （共取n个值）
电子层符号 K，L，M，N, O, P, Q , … 同一电子层（n)中因副量子数（l)不同又分成若干电子亚层（简称亚层，有时也称能级）。 l确定同一电子层中不同原子轨道的形状。在多电子原子中，与 n 一起决定轨道的能量。
副量子数l = 0, 1, 2, 3, 4, …, n -1 （共可取 n 个值））
亚层符号 s， p、 d、 f、 g……
轨道形状 圆球 双球 花瓣 八瓣 确定原子轨道在空间的伸展方向。
m = 0, ±1, ±2, ±3, …, ±l 共可取值( 2l +1)个值
s p d f
轨道空间伸展方向数： 1 3 5 7 ( m的取值个数)
n, l 相同，m不同的轨道能量相同。也即同一亚层中因m不同所代表的轨道具有相同的能量。通常将能量相同的轨道互称为等价轨道或简并轨道。
三个量子数的取值关系：
L 受 n 的限制：
n =1 l = 0 m = 0
n =2 l = 0, 1 m = 0, ±1
n =3 l = 0, 1, 2 m = 0, ±1, ±2
m 的取值受l 的限制：如
l = 0 m = 0
l = 1 m = -1, 0, +1
l = 2 m = -2, -1, 0, +1, +2
三个量子数的一种组合形式决定一个Ψ ，而每一个Ψ又代表一个原子轨道，所以三个量子数都有确定值时，即确定核外电子的一种电子运动状态。 在多电子原子中，原子的能级除受主量子数（n)影响外，还与副量子数（l）有关，其间关系复杂。下图表示了若干元素原子中能级的相对高低。
由图可以看出：
（1）单电子原子（Z=1)中，能量只与n有关，且n↑，E↑
（2）多电子原子（Z≥ 2）中,能量与n、l有关。
① n 相同，l 不同，则 l↑，E↑
如：Ens② l 相同，n 不同，则n↑，E↑
如：E1sE2pE3d（3）能级交错
若n和l都不同，虽然能量高低基本上由n的大小决定，但有时也会出现高电子层中低亚层（如4s）的能量反而低于某些低电子层中高亚层（如3d）的能量这种现象称为能级交错。能级交错是由于核电荷增加，核对电子的引力增强，各亚层的能量均降低，但各自降低的幅度不同所致。能级交错对原子中电子的分布有影响。