主量子數

主量子數是原子物理學中的概念，是與能層對應的量子數，表示原子軌道的量子數的其中一種（其他還包括角量子數、磁量子數和自旋量子數），用小寫字母n表示。

基本介紹

• 中文名：主量子數
• 外文名：principal quantum number
• 定義：與能層對應的量子數叫主量子數
• 學科：物理、化學
• 涉及：量子
• 範疇：量子力學術語

基本性質

主量子數只能取正整數的值。當主量子數增加時，原子軌道變大，原子的外層電子將處於更高的能量值（能量值只能取確定的、分離的值，這些能量值稱為能級），因此受到原子核的束縛更小。這是波爾模型引入的唯一一個量子數。

主量子數n是用來描述原子中電子出現幾率最大區域離核的遠近，或者說它是決定電子層組數的。因為電子排布遵循最低能量原理排布順序為ns→(n-2)f→(n-1)d→np，故當主量子數等於3時能級排到1s2s2p3s3p4s3d。

n相同的電子為一個電子層，電子近乎在同樣的空間範圍內運動，故稱主量子數。

原子電子分布圖

主量子數的n的取值為1，2，3...等正整數。例如，n=1代表電子離核的平均距離最近的一層，即第一電子層；n=2代表電子離核的平均距離比第一層稍遠的一層，即第二電子層。余此類推。

可見n愈大電子離核的平均距離愈遠。

在光譜學上常用大寫拉丁字母K，L，M，N，O，P，Q代表電子層數。

主量子數（n）1 2 3 4 5 6 7

電子層符號K L M N O P Q　主量子數n是決定電子能量高低的主要因素。

對單電子原子來說：

n值愈大，電子的能量愈高。例如氫原子中電子的能量完全由主量子數n決定：公式見圖1。

圖1

對多電子原子來說：

核外電子的能量除了同主量子數n有關以外還同原子軌道（或電子云）的形狀有關。

因此，n值愈大，電子的能量愈高這句話，只有在原子軌道（或電子云）的形狀相同的條件下，才是正確的。

主要作用

決定原子中電子的能量及與核的平均距離（一般能量低的趨向近軌道,r較小，反之則反），即表示電子所處的量子殼層。如K、L、M…，n=1,2,3。