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1、原子軌域♦原子内电子的主要活动空间，称为原子轨域。电子的活动空间由原子核往外延伸，理论上可以至无限远的距离。实际上，电子会在离原子核适当距离范围内活动，在此距离以外电子出现的机率接近于零。♦电子为极微小且快速运动的粒子，同时具有波及粒子的性质，其在空间的运动无法以古典力学方式观察或定义其运动轨迹，只能以在空间范围内电子出现机率描述其运动情形。1電子雲♦由于原子内电子的运动以电子在空间出现的机率表示，图形上以点状的密疏表示电子在核外空间中出现机率的高低，此点状图称为电子云图，如下图1s电子云图：1

2、s电子云图2原子軌域的大小♦理论上，原子内的电子活动空间可以延伸至无限远，因此无法定义原子轨域的大小。实际上，较广为接受的原子轨域大小的定义是由原子核往外延伸至电子总出现机率为90%的空间范围。♦有些教材定义电子总出现机率95%的空间范围为原子轨域大小，而电子总出现机率95%的空间范围则大于90%的空间范围。3氫原子1s軌域(r的单位为波耳半径ao，ao=0.529Å)氢原子1s轨域波函数♦氢原子的所有轨域均可以数学函数表示，这些数学函数称为氢原子轨域波函数。4氢原子1s轨域电子出现最大机率半径

3、最大机率半径r=1ao机率函数P(r)=4pr2(Y1s)2=4r2e-2r最大机率半径为5最大机率半径r=1ao1ao6氢原子1s轨域电子总出现机率半径机率函数P(r)=4pr2(Y1s)2=4r2e-2r90%:r≈2.7ao2.7ao7氢原子1s轨域电子总出现机率半径机率函数P(r)=4pr2(Y1s)2=4r2e-2r90%:r≈2.7ao95%:r≈3.2ao2.7ao3.2ao8氢原子1s轨域电子总出现机率半径机率函数P(r)=4pr2(Y1s)2=4r2e-2r90%:r≈2.7a

4、o95%:r≈3.2ao99%:r≈4.2ao2.7ao3.2ao4.2ao9原子轨域的主壳层♦原子轨域分为n=1、2、3、4、…等正整数主壳层(早期科学家以K、L、M、N、…等符号表示主壳层)，最大n值为∞的正整数。。♦原子轨域主壳层n值愈大，能量愈高，其电子在核外空间的主要活动范围离原子核愈远。10♦n主壳层又分为n个副壳层，副壳层依序以s、p、d、f、…等符号表示。♦n=1的主壳层，只有一种副壳层，以1s表示，又称为1s原子轨域，简称1s轨域。♦n=2的主壳层则有二种副壳层，以2s及2p表

5、示，又称为2s及2p轨域。♦n=3主壳层则有3s、3p、及3d三种副壳层轨域。原子轨域的副壳层11♦n=4主壳层有4s、4p、4d、4f四种副壳层轨域。♦n=5主壳层有5s、5p、5d、5f、及5g五种副壳层轨域，其它主壳层以此类推。12副壳层原子轨域数目♦s、p、d、f、…副壳层依序有1、3、5、7、…个能量相等的原子轨域。13s副壳层原子轨域形状♦s副壳层只有一个轨域，称为s轨域，其电子在空间出现机率为球形，即与原子核等距离的位置(球面)，电子出现的机率相同。14p副壳层原子轨域形状♦p副壳

6、层有三个能量相等的轨域，其电子在空间出现机率为哑铃形，这三个p轨域具方位性称为px、py及pz原子轨域。♦px原子轨域的电子在空间中出现机率最大的位置在x軸坐标上，而py及pz电子最大出现机率分别在y及z轴坐标上。15d副壳层原子轨域形状♦d副壳层有五个能量相等的轨域，其电子在空间出现机率有两种形状，如下图：16f副殼層原子軌域形狀♦f副壳层有七个能量相等的轨域，其电子在空间出现机率有两种形状，如下图：17原子轨域的演进18ao(波耳半徑)=0.529Å氢原子的电子能量能阶化19氢原子轨域距离函

7、数图20氫原子軌域距離機率圖21原子軌域殼層及軌域數目22單電子原子(氫)及多電子原子軌域♦單電子與多電子原子軌域的種類及數目相同，原子軌域能量能階化。♦多電子原子因電子間排斥力，使得同一主殼層之不同副殼層軌域能量不同。♦氫原子只有一個電子，無電子間排斥力，因此同一主殼層內之不同副殼層軌域能量相同，但不同主殼層軌域能量不同。23單電子原子(氫)及多電子原子軌域能階24♦量子力學的原子軌域觀念建立後，科學家由光譜分析發現電子有兩種狀態，這兩種電子狀態為電子的不同自轉方向，即順時針與逆時針自轉，這兩

8、種電子自轉產生相反方向的磁場(或稱為磁量)，如下圖：電子自轉25電子組態♦原子內電子於原子軌域的分布情形，稱為電子組態。♦原子最低能量的電子組態，稱為基態電子組態。♦原子之基態電子組態需遵循遞建原則(aufbauprinciple)、包立不相容原則(Pauliexclusionprinciple)、及洪德定則(Hund’srule)。26遞建原則(aufbauprinciple)♦在不考慮原子核內中子數目，元素原子的建構方式為依序在原子核內加入一個質子，同時在核外加入一個電子形成，稱為遞建原則(