主量子數

主量子數

主量子數是原子物理學中的概念,是與能層對應的量子數,表示原子軌道量子數的其中一種(其他還包括角量子數、磁量子數和自旋量子數),用小寫字母n表示。

基本介紹

  • 中文名:主量子數
  • 外文名:principal quantum number
  • 定義:與能層對應的量子數叫主量子數
  • 學科:物理、化學
  • 涉及:量子
  • 範疇:量子力學術語
基本性質,主要作用,

基本性質

主量子數只能取正整數的值。當主量子數增加時,原子軌道變大,原子的外層電子將處於更高的能量值(能量值只能取確定的、分離的值,這些能量值稱為能級),因此受到原子核的束縛更小。這是波爾模型引入的唯一一個量子數。
主量子數n是用來描述原子中電子出現幾率最大區域離核的遠近,或者說它是決定電子層組數的。因為電子排布遵循最低能量原理排布順序為ns→(n-2)f→(n-1)d→np,故當主量子數等於3時能級排到1s2s2p3s3p4s3d。
n相同的電子為一個電子層,電子近乎在同樣的空間範圍內運動,故稱主量子數。
原子電子分布圖原子電子分布圖
主量子數的n的取值為1,2,3...等正整數。例如,n=1代表電子離核的平均距離最近的一層,即第一電子層;n=2代表電子離核的平均距離比第一層稍遠的一層,即第二電子層。余此類推。
可見n愈大電子離核的平均距離愈遠。
光譜學上常用大寫拉丁字母K,L,M,N,O,P,Q代表電子層數。
主量子數(n)1 2 3 4 5 6 7
電子層符號K L M N O P Q 主量子數n是決定電子能量高低的主要因素。
對單電子原子來說:
n值愈大,電子的能量愈高。例如氫原子中電子的能量完全由主量子數n決定:公式見圖1。
圖1圖1
對多電子原子來說:
核外電子的能量除了同主量子數n有關以外還同原子軌道(或電子云)的形狀有關。
因此,n值愈大,電子的能量愈高這句話,只有在原子軌道(或電子云)的形狀相同的條件下,才是正確的。

主要作用

決定原子中電子的能量及與核的平均距離(一般能量低的趨向近軌道,r較小,反之則反),即表示電子所處的量子殼層。如K、L、M…,n=1,2,3。

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