原子轨域 - The mini wiki

分子轨域是化学中用以描述分子中电子的波动特性的函数。这个函数可以计算出化学和物理性质，例如在任意一个特定区域找到电子的几率。“轨域”一词由罗伯特·桑德森·马利肯于1932年提出，为“单电子轨域波函数”的简称。从基本层面上来说，它用于描述该函数具有显著振幅的空间区域。分子轨域通常由分子中的个别原子提供的原子轨域、混成轨域，或者其他原子团的分子轨域结合而成。这些可以由哈特里－福克方程或自洽场方法量化计算。

在原子物理学中，主量子数是表示原子轨域的量子数的其中一种，用小写拉丁字母

n

{\displaystyle \displaystyle n}

表示。主量子数只能是正整数值。当主量子数增加时，轨域范围变大，原子的外层电子将处于更高的能量值，因此受到原子核的束缚更小。这是波尔模型引入的唯一一个量子数。根据不同量子数可导致电子有不同能量值，称为能阶，且这些能量值呈离散分布，任两阶之间没有过度变化，故电子在不同能量间跳跃转换时，其能量变化不连续。

目前的元素周期表中有七个元素周期，并以118号元素鿫终结。如果有更高原子序数的元素被发现，则它将会被置于第8周期元素、甚至第九周期。这额外的周期预期将会比第7周期元素容纳更多的元素，因为经过计算新的g区将会出现。第八及第九周期将在32个元素的基础上额外包含18个g区元素，各周期中均存在部分填满的G轨域原子轨域。这种拥有八个周期的元素表最初由格伦·西奥多·西博格于1969年提出。

在量子力学里，泡利不容原理表明，两个全同粒子的费米子不能处于相同的量子态。这原理是由沃尔夫冈·泡利于1925年通过分析实验结果得到的结论。例如，由于电子是费米子，在一个原子里，每个电子都拥有独特的一组量子数

n
,
ℓ
,

m

ℓ

,

m

s

{\displaystyle n,\ell ,m_{\ell },m_{s}}

，两个电子各自拥有的一组量子数不能完全相同，假若它们的主量子数

n

{\displaystyle n}

，角量子数

ℓ

{\displaystyle \ell }

，磁量子数

m

ℓ

{\displaystyle m_{\ell }}

分别相同，则自旋

m

s

{\displaystyle m_{s}}

必定不同，它们必定拥有相反的自旋磁量子数。换句话说，处于同一原子轨域的两个电子必定拥有相反的自旋方向。

混成轨域是指原子轨域经混成后所形成的能量简并的新轨道，用以定量描述原子间的化学键性质。与价层电子对互斥理论可共同用来解释分子轨域的形状。混成概念是莱纳斯·鲍林于1931年提出。

在量子力学里，泡利不容原理表明，两个全同粒子的费米子不能处于相同的量子态。这原理是由沃尔夫冈·泡利于1925年通过分析实验结果得到的结论。例如，由于电子是费米子，在一个原子里，每个电子都拥有独特的一组量子数

n
,
ℓ
,

m

ℓ

,

m

s

{\displaystyle n,\ell ,m_{\ell },m_{s}}

，两个电子各自拥有的一组量子数不能完全相同，假若它们的主量子数

n

{\displaystyle n}

，角量子数

ℓ

{\displaystyle \ell }

，磁量子数

m

ℓ

{\displaystyle m_{\ell }}

分别相同，则自旋

m

s

{\displaystyle m_{s}}

必定不同，它们必定拥有相反的自旋磁量子数。换句话说，处于同一原子轨域的两个电子必定拥有相反的自旋方向。