多电子原子系统中的四个量子数 原子中电子的量子态表示 —— 原子的电子组态 多电子原子中的电子：每个电子不仅与原子核发 生作用，还与其它的电子发生作用 . 由四个量 子 数 、 、 、 来描述 . 多电子原子中电子状态的四个量子数表征的意义 1）主量子数 ：确定原子中电子能量 的主要部分； 2）轨道量子数 ：确定电子的轨道角动量 ，并对 稍有影响； 3）磁量子数 ：确定轨道角动量 的空间取向； 4）自旋磁量子数 ：确定自旋角动量 的空间取向 .
原子的电子壳层结构 主量子数 n 相同的电子处于同一主壳层中。对应 于n = 1，2，3，4，…的主壳层分别用 K，L，M，N，… 来表示 . 在同一主壳层中，不同的轨道角量子数 l 又分成 几个不同的分壳层，常用 s，p，d，f，…表示 l = 0， 1，2，3，… 的各种态。 原子中电子的分布原则 对于多电子的原子系统，其原子中的电子除了按照主壳层结构外，还应遵守两条原理：泡利不相容原理和能量最小原理 .
瑞士籍的奥地利物理学家 . 1925 年提出“泡利不相容”原理，并因 此在 1945 年获诺贝尔物理学奖． 一 泡利不相容原理 泡利（W. Pauli，1900─1958） 瑞士籍的奥地利物理学家 . 1925 年提出“泡利不相容”原理，并因 此在 1945 年获诺贝尔物理学奖． 泡利在量子力学、量子场论和 基本粒子理论方面，对理论物理学 的发展作出了重要贡献． 在一个原子系统内，不可能有两个或两个以上的电子具有相同的状态，亦即不可能具有完全相同的四个量子数 、 、 、 .
每个主壳层中最多可容纳的电子数目 对一个确定的 ： 共 个 对一个确定的 ： 共 个 对每个 ： 共 个 费米子：凡是自旋 为1/2奇数倍的粒子，即遵受 泡利原理约束的粒子 . 如：电子、质子和中子 . 玻色子：自旋 为整数的粒子，不受泡利原理的 约束 . 如：光子、介子 .
原子内各主壳层和分壳层上最多可容纳的电子数 l n 1 2 3 4 5 6 Zn s p d f g h i 1（K） ─ 2（L） 8 3（M） 10 18 4（N） 14 32 5（O） 50 6（P） 22 72 7（Q） 26 98
原子系统处于正常状态时，每个电子趋向占有最低的能级。 二 能量最小原理 原子系统处于正常状态时，每个电子趋向占有最低的能级。 能级 不完全由主量子数 决定，与角量子数 也有关 . 其分布须遵从能量最小原理 . 1s 2s 2p 3s 4s 3p 4p 3d 4d 徐光宪总结出规律：能级高 低以 值来确定 . 例：4s 和 3d 两个状态 . 4s 态应比 3d 态先为电子占有 . 结 论
元素周期表 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8 周 期 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s La 5d 6p 7s Ac 6d 4f 5f
例1 在原子的 l 层中，电子可能具有的四个量子数是 （1）（3，1，2，1/2）； （2）（3，2，0，1/2） （1）（3，1，2，1/2）； （2）（3，2，0，1/2） （3）（3，2，2，1/2）； （4）（3，2，1，1/2） 以上四种取值中，哪些是正确的？ （A）只有（1），（2）是正确的； （B）只有（2），（3）是正确的； （C）只有（2），（3），（4）是正确的； （D）全部是正确的 . 例2 氩（Ar，Z =18）原子基态的电子排布是： （A）1s22s83p8 （B）1s22s22p63d8 （C）1s22s22p63s23p6 （D）1s22s22p63s23p43d2
例 3 根据泡利不相容原理，在主量子数 n = 2 的电子壳层上，最多可能有多少个电子？试写出每个电子所具有的四个量子数之值 . 因 解： 或 因 ，则 当 时： 当 时： 故 8 个电子所具有的四个量子数为： （2，0，0，1/2） （2，0，0，1/2） （2，1，0，1/2） （2，1，0，1/2） （2，1，1，1/2） （2，1，1，1/2） （2，1，1，1/2） （2，1，1，1/2）