在生活中，很多人可能想了解和弄清楚四个量子数在量子力学中用来描述原子内核外电子运动的状态的相关问题？那么关于四个量子数取值之间有什么联系的答案我来给大家详细解答下。

四个量子数在量子力学中用来描述原子内核外电子运动的状态。

一、主量子数(n)

主量子数是描述核外电子距离核的远近，电子离核由近到远分别用数值n=1,2,3,…有限的整数来表示，而且，主量子数决定了原子轨道能级的高低，n越大，电子的能级越大，能量越高。n是决定电子能量的主要量子数。n相同，原子轨道能级相同。一个n值表示一个电子层，与各n值相对应的电子层符号如下：

二、角量子数(l )

在同一电子层内，电子的能量也有所差别，运动状态也有所不同，即一个电子层还可分为若干个能量稍有差别、原子轨道形状不同的亚层。角量子数 就是用来描述原子轨道或电子云的形态的。 l的数值不同，原子轨道或电子云的形状就不同， l的取值受n的限制，可以取从0到n-1的正整数。

每个值代表一个亚层。第一电子层只有一个亚层，第二电子层有两个亚层，以此类推。亚层用光谱符号等表示。角量子数、亚层符号及原子轨道形状的对应关系如下：

同一电子层中，随着 的增大，原子轨道能量也依次升高，即Ens<Enp<End<Enf，即在多电子原子中，角量子数与主量子数一起决定电子的能级。每一个 值表示一种形状的电子云。与主量子数决定的电子层间的能量差别相比，角量子数决定的亚层间的能量差要小得多。

三、磁量子数(m)

原子轨道不仅有一定的形状，并且还具有不同的空间伸展方向。磁量子数m就是用来描述原子轨道在空间的伸展方向的。磁量子数的取值受角量子数的制约，它可取从+l到-l，包括0在内的整数值， l确定后， m可有2 +1个值。当l=0时，m=0,即s轨道只有1种空间取向；当l=1时，m=+1、0、—1，即p轨道有3种空间取向；当l=2时，m=+2、+1、0、—1、—2，即d轨道有5种空间取向。

通常把n、l、m都确定的电子运动状态称原子轨道，因此s亚层只有一个原子轨道，p亚层有3个原子轨道，d亚层有5个原子轨道， f亚层有7个原子轨道。磁量子数不影响原子轨道的能量，n、l都相同的几个原子轨道能量是相同的，这样的轨道称等价轨道或简并轨道。例如l相同的3个p轨道、5个d轨道、7个f轨道都是简并轨道。n，l和m的关系见下表。

综上所述，用n，l和m三个量子数即可决定一个特定原子轨道的大小、形状和伸展方向。

四、自旋量子数( ms)

电子除了绕核运动外，还存在自旋运动，描述电子自旋运动的量子数还称为自旋量子数ms，由于电子有两个相反的自旋运动，因此自旋量子数取值为+1/2、—1/2，符号用“↑”和“↓”表示。

知道了四个量子数的意义和它们之间相互联系又相互制约的关系。

在四个量子数中，n，l和m三个量子数三个量子数可确定电子的原子轨道；n 、l两个量子数可确定电子的能级；n这一个量子数只能确定电子的电子层。

量子数的数据分析

（1）主量子数（n）

n = 1, 2, 3…正整数，它决定电子离核的远近和能级。n=1为第一电子层或称K层，距核最近，n=2为第二电子层或称L层，余类推。离核近，电子的能量较低，离核远则电子能量较高。因此主量子数n对于确定电子的能量具有决定性的作用。

(2) 角量子数（l）

l = 0, 1, 2, 3…n-1，以s，p，d， f 对应的能级表示亚层，角量子数l代表角动量的大小，是决定原子轨道（或电子云）的形状的量子数,表示每一主层中不同的能级。

对于氢原子，核外电子能量完全由n决定；

角量子数l多电子原子中电子有能量有关，多电子原子中电子有能量决定于主量子数n和角量子数l。只有原子轨道或电子云形状相同的条件下n对越大电子能量越高，E1s＜E2s＜E3s

l=0 时，核外电子的运动状态与角度无关，原子轨道（或电子云）是球形对称的，称为s轨道（或s电子云）。

l=1 时，原子轨道（或电子云）是纺棰形（或哑铃形）分布，称为p轨道。p轨道沿某一直角坐标轴的方向有最大值。

l=2 时，原子轨道（或电子云）呈花瓣形分布，称为d轨道（或d电子云）

l=3 时，原子轨道（或电子云）形状复杂，称为f轨道（或f电子云）。

(3) 磁量子数（m）

原子轨道在空间的不同取向，m = 0, ±1, ±2, ±3...±l,一种取向相当于一个轨道，共可取2l + 1个数值。m值反应了波函数(原子轨道)或电子云在空间的伸展方向。

磁量子数m有（2 l+1）个取值，例如：

l=0 时，m有一个取值，即m=0，s轨道球形对称，在空间只有一个取值，轨道无方向性。

l=1 时，m有三个取值，即m= 0，±1，分别代表在空间沿x，y，z三个相互垂直的伸展方向上的三个p轨道px、py、pz，通常它们具有完全相同的能量。

l=2 时，m=0，±1，±2，表明d轨道在空间有五个伸展方向。

l=3 时，m有七个取值，m= 0，±1，±2，±3，f轨道在空间有七个伸展方向。

以上n，l，m三个量子数结合起来，便确定了核外电子的一个空间运动状态（即原子轨道），包括轨道的大小、形状和空间取向。

（4）自旋量子数（ms）

ms= ±1/2, 表示同一轨道中电子的二种自旋状态，它只有 +1/2和－1/2两个取值，分别代表电子顺时针和逆时针的两个自旋方向，表示为“↓”和“↑”。

温馨提示：通过以上关于四个量子数在量子力学中用来描述原子内核外电子运动的状态内容介绍后，相信大家有新的了解，更希望可以对你有所帮助。