Квантовые числа: полная сводка характеристик электронов

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

Статьи по теме

  1. Квантовые числа (электронные оболочки)...
  2. Изображение химической связи (с помощью орбит электронов)Химические связи образуются, если валентные электроны могут быть обобщены двумя атомами с частично заполненными орбитами. Для этого есть система записи,...
  3. Действительные числаДействительные числа это Все вместе — числа целые, рациональные, иррациональные (положительные и отрицательные) составляют множество действительных чисел. К ним следует добавить...
  4. Состояние электронов в атомахСостояние электронов в атомах Понятие о волновой механике. Теория Бора оказала огромные услуги физике и химии, подойдя, с одной стороны,...
  5. Модель электронного облака (геометрическое распределение электронов)Модель электронного облака — это современное представление о распределении электронов вокруг атомного ядра. В отличие от классической модели, которая описывает...
  6. Валентность калия (К) Теория: Валентность калия (К) — это способность образовывать в соединениях одну (1) химическую связь. То есть: калий всегда проявляет валентность,...