原子軌域

原子軌域、軌態者，電子之所在，亦電子波動之函數也。波函數者，所以示電子之所出沒。以是察其所現，庶乎常見之處，即為軌域。

原子之構，多以波耳設論之，電子繞核，如遊星繞日，然，電子者，不可視之以粒子也，又軌域非橢圓。實為電子雲，周佈於核。

史、名

西元一九〇四年，日本有格致家名長岡半太郎，曰電子環繞原子。九年，丹麥波耳以為電子有固定角動量也。又十三年、量子力學盛，薛丁格方程式釋由函數。

此論轍於軌道之義，美化學家馬利肯遂立軌域新詞代之。軌域者，原子之波函數也，須代參數三，曰主量子數（n）、角量子數（l）、磁量子數（m），以定其能量、角動量、方位也，曰量子數。各軌域之數皆異，且可納電子二。s、p、d、f軌者，表角量子數（l=0, 1, 2, 3）、亦示軌狀、排布也。以光譜之徵名之，曰銳系（sharp）、主系（principal）、漫系（diffuse）、基系（fundamental），爾後者則依字母序之（略j）。

層次

電子層

最簡分佈也，計自裡而表。層數者，主量子數也，每層容電子有限，乃層級平方之兩倍也。

序	符	主量子數 $n$	亞層之數	容電子數2 $n$ ²
一	K	一	一	二
二	L	二	二	八
三	M	三	三	十八
四	N	四	四	卅二
五	O	五	五	五十

雖三、四、五層者，容及十八、卅二、五十，尋常皆未盈也。鉀者十九，首層（1s）有二，次層（2s2p）有八，然第三層者，弗為九矣。此蓋乎亞層能量之高低矣，故第三層（3s3p）只納八，第四層（4s）則納一矣。）

亞層

各層皆可割分，曰電子亞層，又以其狀分以五類（或有類六於新元素者），亞層，軌域之合矣：

序	亞層之名	角量子數 $l$	狀	軌域數	電子數	義
一	s	〇	球狀	一	二	s從Sharp，銳系光譜也
二	p	一	雙啞鈴狀或吊鐘狀	三	六	p從Principal，主系光譜也
三	d	二	四啞鈴狀或吊鐘狀	五	十	d從Diffused，漫系光譜也
四	f	三	六啞鈴狀或吊鐘狀	七	十四	f從Fundamental，基系光譜也
五	g	四	八啞鈴狀或吊鐘狀	九	十八	爾後者依字母序之
六	h	五	未察之	十一	廿二	依字母序之

電子層一覽

	s（l為〇）	p（l為一）			d（l為二）					f（l為三）
	m為〇	m為〇	m為正負一		m為〇	m為正負一		m為正負二		m為〇	m為正負一		m為正負二		m為正負三
	s	p_z	p_x	p_y	d_z²	d_xz	d_yz	d_xy	d_x²-y²	f_z³	f_xz²	f_yz²	f_xyz	f_z(x²-y²)	f_x(x²-3y²)	f_y(3x²-y²)
n為一
n為二
n為三
n為四
n為五										. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .
n為六					. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .
n為七		. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .	. . .

為便悉之，s軌之圖乃割半也。

1s者，至近核也，可納電子者二。

將軌域混之，可得繁若混成軌域者，可見於烷烴之類。

軌域

屬亞層之電子組合矣，各軌域者，只容電子一對矣。亞層軌域之量必為奇數，下示之。此以磁量子數 $m$ 表之。

序	亞層之名	角量子數 $l$	軌域數	電子數	磁量子數 $m$
一	s	〇	一	二	〇
二	p	一	三	六	負一、〇、正一
三	d	二	五	十	負二、負一、〇、正一、正二
四	f	三	七	十四	負三、負二、負一、〇、正一、正二、正三
五	g	四	九	十八	負四、負三、負二、負一、〇、正一、正二、正三、正四
六	h	五	十一	廿二	負五、負四、負三、負二、負一、〇、正一、正二、正三、正四、正五

電子

各軌域之電子，至盡有二，兩電子之自旋必反。電子之轉向者、自旋量子數 $s$ 也，曰上旋值正二分之一（符 $\upharpoonleft$ ）、曰下旋值負二分之一（符 $\downharpoonright$ ）矣。

考

陳藝菁、張祖辛，原子軌域（Atomic orbital）互聯網檔案館存錄，時二〇二〇年九月十八日。，國科會高瞻計畫資源平台。2010年12月11日閱。

Milton Orchin, Roger S. Macomber, Allan Pinhas, and R. Marshall Wilson

化工辭典，化學工業出版社，2001，9787502525972