磁量于数m I=2(d orbitals) 反映原子轨道在空间上的不同取向。根据原子光谱在磁场中 发生分裂的现象得知,不同取向的电子在磁场作用下能量分飄 98中88 量子m决定在外礅场作用下,电子绕运动的角动量在场 方向上的分量大小。m的允许取值由角量子散l决定 0,1,土2, 共2+1个值 些取值意味着“亚层”中的电子 8 有+1个取向,每一个取向相当 于一个“轨逭 it is equivalent to the other four ort ther respects. The d orbitals of higher principal quantum numbers have m取值 0±1,±2 四 ooo lOOT[ OOOOOOo BsO Ooo 3dooooO m=-1 m=1 本教斜书氯定,轨道赠量子数为零 H子中备教道能量高低次序和各层中轨道的个就 上给出了狐原子中可能存在的各轨道能量高低、轨道个 数和轨谊类型。由国可见,鼠子中主量子相同的轨道能量 相同称简井轨道,主量子就越高,不仅轨道能量升高,轨道的 m==2 -1 个数也增多,而且类型形状和取向也更多样 Electron spin vi 自旋量子氨m 在应用高分辨率光懒仪观禀原子光谱时,人们发现,氢 原子在无外敬场时,电子由2能级联迁到1能级时得到的不是1 magnetic fie 条请线,而是得很近的2条 1925年人们为解释此现象沿用旧量子论中习惯名词提出电 field for the pair. 子有自旋运动的假设,引出了第四个量子败,称为自旋量子 须批出,电于自旋并非真像地球缘轴自旋一样,它只是事示 电子的两种不同状态。这两种状态有不同的“自旋角动量,其值 可取+1/2或-1/,这个数字称为自旋量子数m,常用正反箭头个↓ 来示 考虑自旋后,由于自旋矩和轨道磁矩相互作用分成两个 相隔很近的2能级,因此2p与间的跃迁可得两条很接近的谐 1818 l = 2 (d orbitals) Boundary surface diagrams of the five 3d orbitals. Although the 3dz2 orbital looks different, it is equivalent to the other four orbitals in all other respects. The d orbitals of higher principal quantum numbers have similar shapes. ¾ 磁量子数 m 反映原子轨道在空间上的不同取向。根据原子光谱在磁场中 发生分裂的现象得知，不同取向的电子在磁场作用下能量分裂。 磁量子数m决定在外磁场作用下，电子绕核运动的角动量在磁场 方向上的分量大小。m的允许取值由角量子数 l 决定， m = 0, ±1, ±2, …, ±l, 共2l +1个值 这些取值意味着“亚层”中的电子 有2l + 1个取向，每一个取向相当 于一个“轨道”。 m取值 0 0, ±1 0, ±1, ±2 (px, py, pz (2l +1) (s) ) 取向数 1 3 5 s (l =0) p (l =1) d (l =2) (,,,, ) xy xz yz 2 22 z xy ddddd − m = −1 m = 0 m = 1 m = −1 m = 0 m = 1 m = −2 m = −1 m = 0 m = 1 m = 2 本教科书规定pz，dz2轨道磁量子数为零。 上图给出了氢原子中可能存在的各轨道能量高低、轨道个 数和轨道类型。由图可见，氢原子中主量子数相同的轨道能量 相同(称简并轨道)，主量子数越高，不仅轨道能量升高，轨道的 个数也增多，而且类型(形状和取向)也更多样。 H原子中各轨道能量高低次序和各层中轨道的个数 (图中每一个小圆圈代表一个轨道) 4s 4p 4d 4d 3s 3p 3d 2s 2p 1s ¾ 自旋量子数ms 在应用高分辨率光谱仪观察氢原子光谱时，人们发现，氢 原子在无外磁场时，电子由2p能级跃迁到1s能级时得到的不是1 条谱线，而是靠得很近的2条谱线。 1925年, 人们为解释此现象沿用旧量子论中习惯名词提出电 子有自旋运动的假设，引出了第四个量子数，称为自旋量子数。 Electron spin visualized. Two possibilities for electron spin are shown with their associated magnetic fields. Two electrons with opposing spins have opposing magnetic fields that cancel, leaving no net magnetic field for the pair. 须指出，电子自旋并非真像地球绕轴自旋一样，它只是表示 电子的两种不同状态。这两种状态有不同的“自旋”角动量，其值 可取 +1/2 或 −1/2，这个数字称为自旋量子数ms ，常用正反箭头↑↓ 来表示。 考虑自旋后，由于自旋磁矩和轨道磁矩相互作用分裂成两个 相隔很近的 2p 能级，因此2p与1s间的跃迁可得两条很接近的谱线