核外电子

原子核外电子排布规律
主量子数（principal quantum number）用来描述核外电子出现的几率最大区域离核的平均距离，是决定电子运动能量高低的主要因素。

原子中，主量子数n相同的电子，可认为在同一区域内运动，区域又称电子层。

n的取值为除零外的正整数，并用相应的电子层符号表示。

对单电子原子或离子来说，n值越大，电子离核的平均距离就越远，则电子运动的能量E越高。

角量子数（azimuthal quantum number）的引入是由于电子绕核运动时，不仅具有一定的能量，而且也具有一定的角动量，角动量的绝对值和角量子数l的关系式为：
角量子数l是描述原子轨道的形状，也是决定多电子原子中电子能量的重要因素。

l的取值受主量子数n的限制，可取0到（n-1）的正整数，共可取n个值，并用相应的轨道符号表示，不同的l值电子运动的形状是不同的，如下表所示。

l与n的取值关系、轨道符号和形状
对于给定的n 值，l 只能取小于n 的正整数。

当n ，l 取值相同时，则电子的能量相同。

磁量子数（magnetic quantum number ）是描述原子轨道在空间伸展的方向，它是根据线状光谱在磁场中还能发生分裂，显示微小的能量差别的现象提出的。

m 的取值，受角量子数l 的限制，m 的取值可以为0，± 1，± 2，…± l ，对于给定的l 值，m 可取2l +1个值，m 只能取小于或等于l 的正整数。

对于n
和l 相同、m 不同的轨道其能量基本相同，我们称为等价轨道(equivalent orbital)或简并轨道(degenerate orbital)。

m 与l 的关系
我们已知道，每一个原子轨道是指n，l，m组合一定时的波函数ψ，代表原子核外某一电子的运动状态，例如：
由n和l表示的2s、2p、3d等原子轨道，其能量肯定不同，常称它们为2s能级、2p能级、3d能级等。

自旋量子数（Spingquantun number）是根据氢原子光谱具有精细结构（每一根谱线是由二根靠得很近的谱线组成）引入的，认为电子除绕核高速运动外，还可自身旋转运动。

根据量
子力学计算，自旋量子数只能取两个值，即m= ±1/2，这表明电子在核外运动有自旋相反的两种运动状态，通常用↑和↓表示，即顺时针自旋和逆时针自旋。

综上所述，每个电子可用四个量子数来描述它的运动状态，同时，在同一原子中，没有彼此完全处于相同运动状态的电子，换句话说，在同一原子中，不能有四个量子数完全相同的两个电子存在，称为保里不相容原理。

因为四个量子数的取值是相互限制的，所以，知道主量子数n值，就可以知道该电子层中，电子最多可能容纳的运动状态数，如下表所示。