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主量子数

主量子数是原子物理学中的概念,是与能层对应的量子数,表示原子轨道的量子数的其中一种(其他还包括角量子数、磁量子数和自旋量子数),用小写字母n表示。

主量子数只能取正整数的值。当主量子数增加时,原子轨道变大,原子的外层电子将处于更高的能量值(能量值只能取确定的、分离的值,这些能量值称为能级),因此受到原子核的束缚更小。这是波尔模型引入的唯一一个量子数。

主量子数n是用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近,或者说它是决定电子层组数的。因为电子排布遵循最低能量原理排布顺序为ns→(n-2)f→(n-1)d→np,故当主量子数等于3时能级排到1s2s2p3s3p4s3d。

n相同的电子为一个电子层,电子近乎在同样的空间范围内运动,故称主量子数。

可见n愈大电子离核的平均距离愈远。

在光谱学上常用大写拉丁字母K,L,M,N,O,P,Q代表电子层数。

主量子数(n)1 2 3 4 5 6 7

电子层符号K L M N O P Q 主量子数n是决定电子能量高低的主要因素。

对单电子原子来说:

n值愈大,电子的能量愈高。例如氢原子中电子的能量完全由主量子数n决定:公式见图1。

对多电子原子来说:

核外电子的能量除了同主量子数n有关以外还同原子轨道(或电子云)的形状有关。

因此,n值愈大,电子的能量愈高这句话,只有在原子轨道(或电子云)的形状相同的条件下,才是正确的。 [1]

决定原子中电子的能量及与核的平均距离(一般能量低的趋向近轨道,r较小,反之则反),即表示电子所处的量子壳层。如K、L、M…,n=1,2,3。


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