Главное квантовое число

Главное квантовое число — целое число, для водорода и водородоподобных атомов определяет возможные значения энергии. В случаях сложных атомов нумерует уровни энергии с фиксированным значением азимутального (орбитального) квантового числа ${\displaystyle l}$^[1]:

${\displaystyle n=l+1,\ l+2,\ l+3,\ \ldots .}$

Является первым в ряду квантовых чисел, который включает в себя главное, орбитальное и магнитное квантовые числа, а также спин. Эти четыре квантовых числа определяют уникальное состояние электрона в атоме (его волновую функцию). При увеличении главного квантового числа возрастает энергия электрона. Максимальное возможное значение главного квантового числа для электронов атома элемента в основном состоянии равно номеру периода элемента.

Главное квантовое число обозначается как ${\displaystyle n}$. Исторически энергетическим уровням атомов были приписаны обозначения ${\displaystyle K,L,M,N,O,P,Q}$. Эти обозначения используются параллельно с указанием значений главного квантового числа ${\displaystyle n}$. Так, ${\displaystyle K}$-оболочкой называется энергетический уровень, для которого ${\displaystyle n=1}$, ${\displaystyle L}$-оболочкой — энергетический уровень с ${\displaystyle n=2}$ и т. д.^[2] Главное квантовое число связано с радиальным квантовым числом, n_r, выражением^[3]:

${\displaystyle n=n_{r}+\ell +1\,}$

где ℓ — орбитальное квантовое число и n_r равно числу узлов радиальной части волновой функции. Наибольшее возможное число электронов на энергетическом уровне с учётом спина электрона определяется по формуле ${\displaystyle N=2n^{2}}$.

Примечания

1. Главное квантовое число // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 496. — 704 с. — 100 000 экз.
2. Ю. Д. Третьяков, В. И. Дайнеко, И. В. Казимирчик и др. Химия. Справочные материалы — М. : Просвещение, 1984. — С. 17.
3. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — 2-е изд., стереот. — М.: Физматлит, МФТИ, 2002. — Т. V. Атомная и ядерная физика. — С. 198. — 784 с. — ISBN 5-9221-0230-3.