電子雲

概述

氫原子的電子云的概率密度：從上向下為主量子數n=1,2,3，從左向右為方位角量子數l=s,p,d

電子云是物理學中原子結構-電子云模型所衍生的一個概念，意在以幾率描述電子的方位，而非像先前的軌道模型來描述電子運動的軌跡。

電子在原子核外很小的空間內作高速運動，其運動規律跟一般物體不同，它沒有明確的軌道。根據量子力學中的不確定性原理，我們不可能同時準確地測定出電子在某一時刻所處的位置和運動速度，也不能描畫出它的運動軌跡。因此，人們常用一種能夠表示電子在一定時間內在核外空間各處出現機會的模型來描述電子在核外的運動。在這個模型中，某個點附近的密度表示電子在該處出現的機會的大小。密度大的地方，表明電子在核外空間單位體積內出現的機會多；反之，則表明電子出現的機會少。由於這個模型很像在原子核外有一層疏密不等的「雲」，所以，人們形象地稱之為「電子云」。

電子云對應的是原子電子軌道，是解薛定諤方程的結果。 薛定諤方程的解稱為「波函數」，又稱「軌道」，表示的是電子在該空間範圍出現的概率，而不應該理解為電子在空間中的運動軌跡。

量子數

其中有四個量子數：

• 主量子數${\displaystyle n}$：${\displaystyle n=1,2,3,4,5}$...... (在原子軌道理論中稱「能層」)
• 角量子數${\displaystyle l}$：${\displaystyle l=}$s，p，d，f，g，h，i……(在原子軌道理論中稱「能級」)
• 磁量子數${\displaystyle m}$：${\displaystyle m=2l+1}$ (${\displaystyle s=0}$、${\displaystyle p=1}$、${\displaystyle d=2}$)在原子軌道理論中稱「電子云伸展方向」，同一亞層的軌道稱簡併軌道。
• 自旋量子數${\displaystyle ms}$：${\displaystyle ms=+{\frac {1}{2}}/-{\frac {1}{2}}}$（不存在整數）

我們用${\displaystyle nl^{m}}$的方式表示原子外電子的軌道排布狀況，如：

${\displaystyle H{\begin{cases}n=1\\l=s\\m=1\end{cases}}}$，故表示為${\displaystyle H}$ ${\displaystyle 1s^{1}}$

${\displaystyle Be{\begin{cases}n=1,2\\l=m,m\\s=2,2\end{cases}}}$，故表示為${\displaystyle Be}$ ${\displaystyle 1s^{2}2s^{2}}$