Квантовые числа: полная сводка характеристик электронов

Содержание страницы

Сводная таблица квантовых состояний

В этой таблице представлены значения четырех квантовых чисел для последнего заполняющего электрона каждого атома.

Эти параметры являются фундаментальными для понимания физической структуры элемента и его места в периодической системе.

Важное примечание по трактовке:

В современной химии существуют разные научные подходы к определению валентных электронов. Из-за этого в некоторых справочниках данные могут различаться:

Спорные случаи (например, Палладий): У элементов с полностью заполненными внутренними оболочками и «провалом» внешних электронов (как у Pd) некоторые учреждения указывают прочерки, так как у них нет классических валентных электронов для образования связей.

Благородные газы: Из-за их химической инертности ряд систем также использует прочерки в графе валентности.

В нашей таблице данные приведены согласно физическому принципу заполнения уровней, но в специфических случаях (где электронная структура нестабильна) могут быть использованы маркеры «—».

Полная таблица квантовых чисел

Элемент	Конфигурация	Валентный электрон	n	l	ml	ms
H	1s¹	1s¹	1	0	0	+½
He	1s²	—	—	—	—	—
Li	[He] 2s¹	2s¹	2	0	0	+½
Be	[He] 2s²	2s²	2	0	0	+½
B	[He] 2s² 2p¹	2p¹	2	1	−1	+½
C	[He] 2s² 2p²	2p²	2	1	-1	+½
N	[He] 2s² 2p³	2p³	2	1	+1	+½
O	[He] 2s² 2p⁴	2p⁴(четвёртый электрон спаренный)	2	1	−1	−½
F	[He] 2s² 2p⁵	2p⁵(пятый электрон, спаренный)	2	1	0	−½
Ne	[He] 2s² 2p⁶	—	—	—	—	—
Na	[Ne] 3s¹	3s¹	3	0	0	+½
Mg	[Ne] 3s²	3s²	3	0	0	−½
Al	[Ne] 3s² 3p¹	3p¹	3	1	−1	+½
Si	[Ne] 3s² 3p²	3p²	3	1	0	+½
P	[Ne] 3s² 3p³	3p³	3	1	+1	+½
S	[Ne] 3s² 3p⁴	3p⁴	3	1	−1	−½
Cl	[Ne] 3s² 3p⁵	3p⁵	3	1	0	−½
Ar	[Ne] 3s² 3p⁶	—	—	—	—	—
K	[Ar] 4s¹	4s¹	4	0	0	+½
Ca	[Ar] 4s²	4s²	4	0	0	−½

Уникальный «паспорт» электрона

Каждое электронное состояние описывается четырьмя квантовыми числами и электронной конфигурацией — это уникальный «ID‑код» электрона.

Элемент	Конфигурация	Валентный электрон	n	l	ml	ms
Sc	[Ar] 3d¹ 4s²	3d¹	3	2	-2	+½
Ti	[Ar] 3d² 4s²	3d²	3	2	-1	+½
V	[Ar] 3d³ 4s²	3d³	3	2	0	+½
Cr	[Ar] 3d⁵ 4s¹	4s¹	4	0	0	+½
Mn	[Ar] 3d⁵ 4s²	3d⁵	3	2	-2	+½
Fe	[Ar] 3d⁶ 4s²	3d⁶	3	2	+1	+½
Co	[Ar] 3d⁷ 4s²	3d⁷	3	2	+2	+½
Ni	[Ar] 3d⁸ 4s²	3d⁸	3	2	-2	−½
Cu	[Ar] 3d¹⁰ 4s¹	4s¹	4	0	0	+½
Zn	[Ar] 3d¹⁰ 4s²	4s²	4	0	0	−½
Ga	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p¹	4p¹	4	1	-1	+½
Ge	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p²	4p²	4	1	0	+½
As	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p³	4p³	4	1	+1	+½
Se	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁴	4p⁴	4	1	-1	−½
Br	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵	4p⁵	4	1	0	−½
Kr	[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁶	—	—	—	—	—
Rb	[Kr] 5s¹	5s¹	5	0	0	+½
Sr	[Kr] 5s²	5s²	5	0	0	−½
Y	[Kr] 4d¹ 5s²	4d¹	4	2	-2	+½
Zr	[Kr] 4d² 5s²	4d²	4	2	-1	+½

Главное квантовое число (n)

Оно задаёт энергетический уровень электрона. Чем больше n, тем выше энергия и тем дальше электрон находится от ядра.

Элемент	Конфигурация	Валентный электрон	n	l	ml	ms
Nb	[Kr] 4d⁴ 5s¹	5s¹	5	0	0	+½
Mo	[Kr] 4d⁵ 5s¹	5s¹	5	0	0	+½
Tc	[Kr] 4d⁵ 5s²	5s²	5	0	0	−½
Ru	[Kr] 4d⁷ 5s¹	5s¹	5	0	0	+½
Rh	[Kr] 4d⁸ 5s¹	5s¹	5	0	0	+½
Pd	[Kr] 4d¹⁰	4d¹⁰	4	2	+2	−½
Ag	[Kr] 4d¹⁰ 5s¹	5s¹	5	0	0	+½
Cd	[Kr] 4d¹⁰ 5s²	5s²	5	0	0	−½
In	[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹	5p¹	5	1	-1	+½
Sn	[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p²	5p²	5	1	0	+½
Sb	[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p³	5p³	5	1	+1	+½
Te	[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁴	5p⁴	5	1	-1	−½
I	[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁵	5p⁵	5	1	0	−½
Xe	[Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p⁶	—	—	—	—	—
Cs	[Xe] 6s¹	6s¹	6	0	0	+½
Ba	[Xe] 6s²	6s²	6	0	0	−½
La	[Xe] 5d¹ 6s²	5d¹	5	2	-2	+½
Ce	[Xe] 4f¹ 5d¹ 6s²	4f¹	4	3	-3	+½
Pr	[Xe] 4f³ 6s²	4f³	4	3	-1	+½
Nd	[Xe] 4f⁴ 6s²	4f⁴	4	3	0	+½

Азимутальное квантовое число (ℓ)

Оно определяет форму орбитали: s — сферическая, p — гантелеобразная, d — сложные формы, f — ещё более сложные.

Элемент	Конфигурация	Валентный электрон	n	l	ml	ms
Pm	[Xe] 4f⁵ 6s²	4f⁵	4	3	-3	+½
Sm	[Xe] 4f⁶ 6s²	4f⁶	4	3	-2	+½
Eu	[Xe] 4f⁷ 6s²	4f⁷	4	3	-1	+½
Gd	[Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s²	5d¹	5	2	-2	+½
Tb	[Xe] 4f⁹ 6s²	4f⁹	4	3	0	+½
Dy	[Xe] 4f¹⁰ 6s²	4f¹⁰	4	3	+1	+½
Ho	[Xe] 4f¹¹ 6s²	4f¹¹	4	3	+2	+½
Er	[Xe] 4f¹² 6s²	4f¹²	4	3	-3	−½
Tm	[Xe] 4f¹³ 6s²	4f¹³	4	3	-2	−½
Yb	[Xe] 4f¹⁴ 6s²	6s²	6	0	0	−½
Lu	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹ 6s²	5d¹	5	2	-2	+½
Hf	[Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s²	5d²	5	2	-1	+½
Ta	[Xe] 4f¹⁴ 5d³ 6s²	5d³	5	2	0	+½
W	[Xe] 4f¹⁴ 5d⁴ 6s²	5d⁴	5	2	+1	+½
Re	[Xe] 4f¹⁴ 5d⁵ 6s²	5d⁵	5	2	+2	+½
Os	[Xe] 4f¹⁴ 5d⁶ 6s²	5d⁶	5	2	-2	−½
Ir	[Xe] 4f¹⁴ 5d⁷ 6s²	5d⁷	5	2	+1	+½
Pt	[Xe] 4f¹⁴ 5d⁹ 6s¹	6s¹	6	0	0	+½
Au	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s¹	6s¹	6	0	0	+½
Hg	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s²	6s²	6	0	0	−½

Спиновое квантовое число (ms)

Электрон может иметь только два значения спина: +½ или −½. Это лежит в основе принципа Паули.

Элемент	Конфигурация	Валентный электрон	n	l	ml	ms
Tl	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p¹	6p¹	6	1	-1	+½
Pb	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p²	6p²	6	1	0	+½
Bi	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³	6p³	6	1	+1	+½
Po	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁴	6p⁴	6	1	-1	−½
At	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁵	6p⁵	6	1	0	−½
Rn	[Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶	—	—	—	—	—
Fr	[Rn] 7s¹	7s¹	7	0	0	+½
Ra	[Rn] 7s²	7s²	7	0	0	−½
Ac	[Rn] 6d¹ 7s²	6d¹	6	2	-2	+½
Th	[Rn] 6d² 7s²	6d²	6	2	-1	+½
Pa	[Rn] 5f² 6d¹ 7s²	5f²	5	3	-2	+½
U	[Rn] 5f³ 6d¹ 7s²	5f³	5	3	-1	+½
Np	[Rn] 5f⁴ 6d¹ 7s²	5f⁴	5	3	0	+½
Pu	[Rn] 5f⁶ 7s²	5f⁶	5	3	+1	+½
Am	[Rn] 5f⁷ 7s²	5f⁷	5	3	+2	+½
Cm	[Rn] 5f⁷ 6d¹ 7s²	6d¹	6	2	-2	+½
Bk	[Rn] 5f⁹ 7s²	5f⁹	5	3	0	+½
Cf	[Rn] 5f¹⁰ 7s²	5f¹⁰	5	3	+1	+½
Es	[Rn] 5f¹¹ 7s²	5f¹¹	5	3	+2	+½
Fm	[Rn] 5f¹² 7s²	5f¹²	5	3	-3	−½
Md	[Rn] 5f¹³ 7s²	5f¹³	5	3	-2	−½
No	[Rn] 5f¹⁴ 7s²	7s²	7	0	0	−½
Lr	[Rn] 5f¹⁴ 7s² 7p¹	7p¹	7	1	-1	+½
Rf	[Rn] 5f¹⁴ 6d² 7s²	6d²	6	2	-1	+½
Db	[Rn] 5f¹⁴ 6d³ 7s²	6d³	6	2	0	+½
Sg	[Rn] 5f¹⁴ 6d⁴ 7s²	6d⁴	6	2	+1	+½
Bh	[Rn] 5f¹⁴ 6d⁵ 7s²	6d⁵	6	2	+2	+½
Hs	[Rn] 5f¹⁴ 6d⁶ 7s²	6d⁶	6	2	-2	−½
Mt	[Rn] 5f¹⁴ 6d⁷ 7s²	6d⁷	6	2	-1	−½
Ds	[Rn] 5f¹⁴ 6d⁸ 7s²	6d⁸	6	2	0	−½
Rg	[Rn] 5f¹⁴ 6d⁹ 7s²	6d⁹	6	2	+1	−½
Cn	[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s²	7s²	7	0	0	−½
Nh	[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p¹	7p¹	7	1	-1	+½
Fl	[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p²	7p²	7	1	0	+½
Mc	[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p³	7p³	7	1	+1	+½
Lv	[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p⁴	7p⁴	7	1	-1	−½
Ts	[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p⁵	7p⁵	7	1	0	−½
Og	[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p⁶	7p⁶	7	1	+1	−½

Квантовые числа: полная сводка характеристик электронов

Сводная таблица квантовых состояний

Полная таблица квантовых чисел

Статьи по теме