Задания № 17, 18 · ЕГЭ

Квантовые числа

Четыре числа, описывающие состояние электрона в атоме
2 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Квантовые числа — это четыре числа, которые задают допустимое состояние электрона в атоме: его энергетический уровень, форму и ориентацию орбитали, а также спин.

Квантовые числа
Набор чисел \(n\), \(l\), \(m_l\) и \(m_s\), однозначно характеризующих состояние электрона в атоме в рамках квантовой модели. Набор допустимых значений определяется правилами квантования и принципом Паули.

Квантовые числа описывают состояние электрона, а не его точную траекторию. Электрон находится на одном из энергетических уровней, а положение в атоме задаётся волновой функцией, связанной с орбиталью.

Четыре квантовых числа

  • Главное квантовое число \(n=1,2,3,\ldots\) определяет энергетический уровень и средний размер электронной оболочки.
  • Орбитальное квантовое число \(l=0,1,2,\ldots,n-1\) определяет форму орбитали и величину орбитального момента импульса. Значения \(l=0,1,2,3\) обозначают подуровни \(s,p,d,f\).
  • Магнитное квантовое число \(m_l=-l,-l+1,\ldots,0,\ldots,l\) определяет ориентацию орбитали. Всего для данного \(l\) существует \(2l+1\) значений.
  • Спиновое квантовое число \(m_s=+\frac{1}{2}\) или \(-\frac{1}{2}\) характеризует собственный момент импульса электрона — спин.
\[L^2=\hbar^2 l(l+1),\qquad L_z=\hbar m_l,\qquad m_s=\pm\frac{1}{2}\]
№
Пример

Для электрона на подуровне \(3p\): \(n=3\), \(l=1\). Поэтому \(m_l\) может быть \(-1\), \(0\) или \(+1\), а \(m_s\) — \(+\frac{1}{2}\) или \(-\frac{1}{2}\). На подуровне \(3p\) находятся три орбитали, каждая вмещает по два электрона, то есть всего шесть.

!
Не путайте

Квантовое число \(n\) не равно номеру орбитали и не задаёт точную энергию электрона во всех атомах. Для многоэлектронных атомов энергия зависит также от \(l\). Кроме того, орбиталь — это область вероятного обнаружения электрона, а не его круговая траектория.

Проверьте себя

Какие значения может принимать магнитное квантовое число для электрона с \(l=2\)?

Главное за минуту

Главное

  • Состояние электрона задают \(n\), \(l\), \(m_l\) и \(m_s\).
  • Для каждого числа существуют строгие допустимые значения; они определяют уровень, подуровень, орбиталь и спин.
  • Два электрона одного атома не могут иметь одинаковый полный набор четырёх квантовых чисел.