化学主要是研究原子和分子之间的电子相互作用。理解原子中电子的行为，如Aufbau原理，是理解化学反应的重要部分。早期的原子理论认为，原子的电子遵循与小型太阳系相同的规则，在小型太阳系中，行星是围绕中心质子太阳运行的电子。电引力比引力强得多，但距离遵循相同的基本平方反比规则。早期的观测表明，电子的运动更像是围绕着原子核的一团云，而不是单个行星。云或轨道的形状取决于单个电子的能量、角动量和磁矩。原子电子构型的性质由四个量子数描述：n，ℓ, m、 和s。

第一量子数

第一个是能级量子数，n。在轨道中，较低能量的轨道靠近吸引源。你在轨道上给一个物体的能量越多，它走得越远。如果你给身体足够的能量，它就会完全离开这个系统。电子轨道也是如此。n值越高，电子的能量越大，相应的电子云半径或轨道距离原子核越远。n的值从1开始，按整数递增。n值越高，相应能级之间的距离越近。如果给电子加上足够的能量，它就会离开原子，留下一个正离子。

第二量子数

第二个量子数是角量子数，ℓ. n的每个值都有多个值ℓ 取值范围从0到（n-1）。这个量子数决定了电子云的“形状”。在化学中，每种元素的值都有名称ℓ. 第一个值，ℓ = 0称为s轨道。s轨道是球形的，以原子核为中心。第二,，ℓ = 1称为p轨道。p轨道通常是极性的，并形成一个泪滴状花瓣形状，点朝向原子核。ℓ = 2轨道称为d轨道。这些轨道与p轨道形状相似，但有更多类似三叶草的“花瓣”。它们也可以在花瓣的底部有环形。下一个轨道，ℓ=3称为f轨道。这些轨道看起来类似于d轨道，但有更多的“花瓣”。更高的ℓ 名字按字母顺序排列。

第三量子数

第三个量子数是磁量子数m。当气态元素暴露在磁场中时，这些数字首先在光谱学中发现。当磁场穿过气体时，对应于特定轨道的谱线将分裂成多条谱线。分裂线的数目与角量子数有关。这种关系显示了每个ℓ, m的一组对应值，范围为-ℓ 到ℓ 找到了。这个数字决定了轨道在空间中的方向。例如，p轨道对应于ℓ=1，可以具有-1,0,1的m值。这将代表p轨道形状的孪生花瓣在空间中的三个不同方向。它们通常被定义为px、py、pz，以表示它们与之对齐的轴。

第四量子数

第四个量子数是自旋量子数s。s只有两个值，+½和-½。这些也被称为“自旋上升”和“自旋下降”。这个数字用来解释单个电子的行为，就好像它们是顺时针或逆时针旋转一样。轨道的重要部分是，m的每个值都有两个电子，需要一种方法来区分它们。

将量子数与电子轨道联系起来

这四个数字，n，ℓ, m、 s可以用来描述稳定原子中的电子。每个电子的量子数都是唯一的，不能被原子中的另一个电子共享。这个性质叫做泡利不相容原理。一个稳定的原子有和质子一样多的电子。一旦理解了控制量子数的规则，电子围绕原子定向的规则就很简单了。

审查

• n可以有整数值：1，2，3。。。
• 对于n的每一个值，ℓ 可以具有从0到（n-1）的整数值
• m可以有任意整数值，包括零，从-ℓ 到+ℓ
• s可以是+½或-½