Shanxian Chemical
SUPPLEMENTS
How Many Orbitals Does Hydrogen Have
《论氢之轨道数量》
夫氢者，元素之首也。其于原子结构之学，轨道之数，乃学人之常究。
氢原子仅有一电子，依量子力学之论，其能阶各异，轨道亦有不同。氢之轨道，主量子数 \(n\) 可为 \(1,2,3,\cdots\) 。
当 \(n = 1\) 时，仅有 \(1s\) 轨道，此为基态氢电子所居之处。此 \(1s\) 轨道呈球形对称，为氢原子最低能量之轨道。
随着 \(n\) 值增大，如 \(n = 2\) ，则有 \(2s\) 及 \(2p\) 轨道。 \(2s\) 轨道亦为球形，然其能量高于 \(1s\) 。 \(2p\) 轨道有三，分别为 \(2p_x\) 、 \(2p_y\) 、 \(2p_z\) ，呈哑铃状，相互垂直，且能量简并。
若 \(n = 3\) ，则有 \(3s\) 、 \(3p\) 、 \(3d\) 轨道。 \(3s\) 为球形， \(3p\) 有三且为哑铃状， \(3d\) 则有五，形态更为复杂。
综上，氢原子之轨道数量，随主量子数 \(n\) 之增大而增多。 \(n = 1\) 时，有 \(1\) 个轨道； \(n = 2\) 时，有 \(1 + 3 = 4\) 个轨道； \(n = 3\) 时，有 \(1 + 3 + 5 = 9\) 个轨道。依此规律，主量子数为 \(n\) 时，轨道总数为 \(n^2\) 。故氢原子依不同能阶，轨道数量有别，从基态之一轨道，至高能阶时，轨道数渐增，遵循量子力学之规则，展原子微观结构之妙也。
夫氢者，元素之首也。其于原子结构之学，轨道之数，乃学人之常究。
氢原子仅有一电子，依量子力学之论，其能阶各异，轨道亦有不同。氢之轨道，主量子数 \(n\) 可为 \(1,2,3,\cdots\) 。
当 \(n = 1\) 时，仅有 \(1s\) 轨道，此为基态氢电子所居之处。此 \(1s\) 轨道呈球形对称，为氢原子最低能量之轨道。
随着 \(n\) 值增大，如 \(n = 2\) ，则有 \(2s\) 及 \(2p\) 轨道。 \(2s\) 轨道亦为球形，然其能量高于 \(1s\) 。 \(2p\) 轨道有三，分别为 \(2p_x\) 、 \(2p_y\) 、 \(2p_z\) ，呈哑铃状，相互垂直，且能量简并。
若 \(n = 3\) ，则有 \(3s\) 、 \(3p\) 、 \(3d\) 轨道。 \(3s\) 为球形， \(3p\) 有三且为哑铃状， \(3d\) 则有五，形态更为复杂。
综上，氢原子之轨道数量，随主量子数 \(n\) 之增大而增多。 \(n = 1\) 时，有 \(1\) 个轨道； \(n = 2\) 时，有 \(1 + 3 = 4\) 个轨道； \(n = 3\) 时，有 \(1 + 3 + 5 = 9\) 个轨道。依此规律，主量子数为 \(n\) 时，轨道总数为 \(n^2\) 。故氢原子依不同能阶，轨道数量有别，从基态之一轨道，至高能阶时，轨道数渐增，遵循量子力学之规则，展原子微观结构之妙也。
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