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量子数的含义

来源:网络 作者:佚名 时间:04-08 手机版

量子数:是量子力学中表述原子核外电子运动的一组整数或半整数。因为核外电子运动状态的变化不是连续的,而是量子化的,所以量子数的取值也不是连续的,而只能取一组整数或半整数。量子数包括主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数四种,前三种是在数学解析薛定谔方程过程中引出的,而最后一种则是为了表述电子的自旋运动提出的。

量子数是什么意思?

为了描述原子中电子的运动规律,Schrödinger提出了一种波动方程,现在我们称为Schrödinger方程。这个偏微分方程的数学解很多,但从物理意义看,这些数学解不一定都是合理的。为了得到原子中电子运动状态合理的解,必须引用只能取某些整数值的三个参数,称它们为量子数(下面第四个也是,但不是从Schrödinger方程求出的)。

(1)主量子数n

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。当n=1,2,3,4,5,6,7

电子层符号分别为K,L,M,N,O,P,Q。当主量子数增大,电子出现离核的平均距离也相应增大,电子的能量增加。例如氢原子中电子的能量完全由主量子数n决定:E=-13.6(eV)/n^2

(2)角量子数l

角量子数l确定原子轨道的形状并在多电子原子中和主量子数一起决定电子的能级。电子绕核运动,不仅具有一定的能量,而且也有一定的角动量M,它的大小同原子轨道的形状有密切关系。例如M=0时,即l=0时说明原子中电子运动情况同角度无关,即原子轨道的轨道是球形对称的;如l=1时,其原子轨道呈哑铃形分布;如l=2时,则呈花瓣形分布。

对于给定的n值,量子力学证明l只能取小于n的正整数:l=0,1,2,3……(n-1)

(3)磁量子数m

磁量子数m决定原子轨道在空间的取向。某种形状的原子轨道,可以在空间取不同方向的伸展方向,从而得到几个空间取向不同的原子轨道。这是根据线状光谱在磁场中还能发生分裂,显示出微小的能量差别的现象得出的结果。

磁量子数可以取值:m=0,+/-1,+/-2……+/-l

(4)自旋量子数ms

直接从Schrödinger方程得不到第四个量子数——自旋量子数ms,它是根据后来的理论和实验要求引入的。精密观察强磁场存在下的原子光谱,发现大多数谱线其实由靠得很近的两条谱线组成。这是因为电子在核外运动,还可以取数值相同,方向相反的两种运动状态,通常用↑和↓表示。

量子数的含义是什么?

主量子数n :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.当n=1,2,3,4,5,6,7 电子层符号分别为K,L,M,N,O,P,Q.当主量子数增大,电子出现离核的平均距离也相应增大,电子的能量增加.例如氢原子中电子的能量完全由主量子数n决定:E=-13.6(eV)/n^2 角量子数l :角量子数l确定原子轨道的形状并在多电子原子中和主量子数一起决定电子的能级.电子绕核运动,不仅具有一定的能量,而且也有一定的角动量M,它的大小同原子轨道的形状有密切关系.例如M=0时,即l=0时说明原子中电子运动情况同角度无关,即原子轨道的轨道是球形对称的;如l=1时,其原子轨道呈哑铃形分布;如l=2时,则呈花瓣形分布.对于给定的n值,量子力学证明l只能取小于n的正整数:l=0,1,2,3……(n-1) 磁量子数m 磁量子数m决定原子轨道在空间的取向.某种形状的原子轨道,可以在空间取不同方向的伸展方向,从而得到几个空间取向不同的原子轨道.这是根据线状光谱在磁场中还能发生分裂,显示出微小的能量差别的现象得出的结果.磁量子数可以取值:m=0,+/-1,+/-2……+/-l 自旋量子数ms 直接从薛定谔方程得不到第四个量子数——自旋量子数ms,它是根据后来的理论和实验要求引入的.精密观察强磁场存在下的原子光谱,发现大多数谱线其实由靠得很近的两条谱线组成.这是因为电子在核外运动,还可以取数值相同,方向相反的两种运动状态,通常用↑和↓表示.

量子数的含义?

量子数是量子力学中表述原子核外电子运动的一组整数或半整数.因为核外电子运动状态的变化不是连续的,而是量子化的,所以量子数的取值也不是连续的,而只能取一组整数或半整数.量子数包括主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数ms四种,前三种是在数学解析薛定谔方程过程中引出的,而最后一种则是为了表述电子的自旋运动提出的.

表征原子、分子、原子核或亚原子粒子状态和性质的数.通常取整数或半整数分立值.量子数是这些粒子系统内部一定相互作用下存在某些守恒量的反映,与这些守恒量相联系的量子数又称为好量子数,它们可表征粒子系统的状态和性质.在原子物理学中,对于单电子原子(包括碱金属原子)处于一定的状态,有 量子数一定的能量、轨道角动量、自旋角动量和总角动量.表征其性质的量子数是主量子数n、角量子数l、自旋量子数s=1/2,和总角动量量子数j;在弱磁场中,表征状态的量子数要增加总角动量磁量子数mj;在强磁场中,LS耦合解除,表征其状态的量子数是主量子数n、角量子数l、其磁量子数ml和自旋磁量子数ms;对于多电子原子(LS情形),单个电子的量子数不是好量子数,表征原子状态的量子数是总轨道角动量量子数L、总自旋角动量量子数S以及LS耦合的总角动量子数J.在分子物理学中,分子内部还有振动和转动,表征分子状态除了有电子态的量子数外,还有振动量子数和转动量子数.在核物理学和粒子物理学中,表征核和亚原子粒子的状态和性质有电荷、角动量、宇称、轻子数、重子数、同位旋及其第三分量、超荷、G宇称,等等.

表征微观粒子运动状态的一些特定数字.量子化的概念最初是由普朗克引入的,即电磁辐射的能量和物体吸收的辐射能量只能是量子化的,是某一最小能量值的整数倍,这个整数n称为量子数.事实上不仅原子的能量还有它的动量、电子的运行轨道、电子的自旋方向都是量子化的,即是说电子的动量、运动轨道的分布和自旋方向都是不连续的,此外我们将看到不仅电子还有其它基本粒子的能量、运动轨道分布、磁矩等都是量子化.

在多电子原子中,轨道角动量量子数也是决定电子能量高低的因素.所以,在多电子原子中,主量子数相同、轨道角动量量子数...上述三个量子数的合理组合决定了一个原子轨道.但要描述电子的运动状态还需要有第四个量子数-自旋角动量量子数表示原子内电子运动的能量、角动量、……等的一组整数或半整数.按量子力学原理,原子中核外电子运动、状态、角动量都不是连续变化的,而是跳跃式变化的,即量子化的.量子数有主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数.量子数它们惯例上被称为主量子数(n=1,2,3,4 …)代表除掉J以后H的特征值.这个数因此会视电子与原子核间的距离(即半径座标r)而定.平均距离会随着n增大,因此不同量子数的量子态会被说成属于不同的电子层.角量子数(l=0,1 … n-1)(又称方位角量子数或轨道量子数)通过关系式来代表轨道角动量.在化学中,这个量子数是非常重要的,因为它表明了一轨道的形状,并对化学键及键角有重大形响.有些时候,不同角量子数的轨道有不同代号,l=0的轨道叫s轨道,l=1的叫p轨道,l=2的叫d轨道,而l=3的则叫f轨道.磁量子数(ml= -l,-l+1 … 0 … l-1,l)代表特征值,.这是轨道角动量沿某指定轴的射影.从光谱学中所得的结果指出一个轨道最多可容纳两个电子.然而两个电子绝不能拥有完全相同的量子态(泡利不相容原理),故也绝不能拥有同一组量子数.所以为此特别提出一个假设来解决这问题,就是设存在一个有两个可能值的第四个量子数.这假设以后能被相对论性量子力学所解释.[1]

量子数指的是什么?

主量子数(n),角量子数(l ),磁量子数(m),自旋量子数(ms)。四个量子数在量子力学中用来描述原子内核外电子运动的状态。主量子数是描述核外电子距离核的远近,主量子数决定了原子轨道能级的高低,n越大,电子的能级越大。n是决定电子能量主要量子数。

量子数介绍

在同一电子层内,电子的能量也有所差别,运动状态也有所不同,即一个电子层还可分为若干个能量稍有差别、原子轨道形状不同的亚层。l的数值不同,原子轨道或电子云的形状就不同,l的取值受n的限制,可以取从0到n减1的正整数。

原子轨道不仅有一定的形状,并且还具有不同的空间伸展方向。磁量子数m(就是用来描述原子轨道在空间的伸展方向的)。通常把n、l、m都确定的电子运动状态称原子轨道,因此s亚层只有一个原子轨道,p亚层有3个原子轨道,d亚层有5个原子轨道,f亚层有7个原子轨道。

量子数的含义?

量子数是量子力学中表述原子核外电子运动的一组整数或半整数。因为核外电子运动状态的变化不是连续的,而是量子化的,所以量子数的取值也不是连续的,而只能取一组整数或半整数。量子数包括主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数ms四种,前三种是在数学解析薛定谔方程过程中引出的,而最后一种则是为了表述电子的自旋运动提出的。

表征原子、分子、原子核或亚原子粒子状态和性质的数。通常取整数或半整数分立值。量子数是这些粒子系统内部一定相互作用下存在某些守恒量的反映,与这些守恒量相联系的量子数又称为好量子数,它们可表征粒子系统的状态和性质。在原子物理学中,对于单电子原子(包括碱金属原子)处于一定的状态,有 量子数一定的能量、轨道角动量、自旋角动量和总角动量。表征其性质的量子数是主量子数n、角量子数l、自旋量子数s=1/2,和总角动量量子数j;在弱磁场中,表征状态的量子数要增加总角动量磁量子数mj;在强磁场中,LS耦合解除,表征其状态的量子数是主量子数n、角量子数l、其磁量子数ml和自旋磁量子数ms;对于多电子原子(LS情形),单个电子的量子数不是好量子数,表征原子状态的量子数是总轨道角动量量子数L、总自旋角动量量子数S以及LS耦合的总角动量子数J。在分子物理学中,分子内部还有振动和转动,表征分子状态除了有电子态的量子数外,还有振动量子数和转动量子数。在核物理学和粒子物理学中,表征核和亚原子粒子的状态和性质有电荷、角动量、宇称、轻子数、重子数、同位旋及其第三分量、超荷、G宇称,等等。

表征微观粒子运动状态的一些特定数字.量子化的概念最初是由普朗克引入的,即电磁辐射的能量和物体吸收的辐射能量只能是量子化的,是某一最小能量值的整数倍,这个整数n称为量子数.事实上不仅原子的能量还有它的动量、电子的运行轨道、电子的自旋方向都是量子化的,即是说电子的动量、运动轨道的分布和自旋方向都是不连续的,此外我们将看到不仅电子还有其它基本粒子的能量、运动轨道分布、磁矩等都是量子化.

在多电子原子中,轨道角动量量子数也是决定电子能量高低的因素。所以,在多电子原子中,主量子数相同、轨道角动量量子数...上述三个量子数的合理组合决定了一个原子轨道。但要描述电子的运动状态还需要有第四个量子数-自旋角动量量子数表示原子内电子运动的能量、角动量、……等的一组整数或半整数。按量子力学原理,原子中核外电子运动、状态、角动量都不是连续变化的,而是跳跃式变化的,即量子化的。量子数有主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数。 量子数它们惯例上被称为主量子数(n=1,2,3,4 …)代表除掉J以后H的特征值。这个数因此会视电子与原子核间的距离(即半径座标r)而定。平均距离会随着n增大,因此不同量子数的量子态会被说成属于不同的电子层。 角量子数(l=0,1 … n-1)(又称方位角量子数或轨道量子数)通过关系式来代表轨道角动量。在化学中,这个量子数是非常重要的,因为它表明了一轨道的形状,并对化学键及键角有重大形响。有些时候,不同角量子数的轨道有不同代号,l=0的轨道叫s轨道,l=1的叫p轨道,l=2的叫d轨道,而l=3的则叫f轨道。 磁量子数(ml= -l,-l+1 … 0 … l-1,l)代表特征值,。这是轨道角动量沿某指定轴的射影。 从光谱学中所得的结果指出一个轨道最多可容纳两个电子。然而两个电子绝不能拥有完全相同的量子态(泡利不相容原理),故也绝不能拥有同一组量子数。所以为此特别提出一个假设来解决这问题,就是设存在一个有两个可能值的第四个量子数。这假设以后能被相对论性量子力学所解释。[1]

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