原子轨道库（1s～4f）

实验目的

认识 1s～4f 各原子轨道的形状与数目，比较不同轨道的大小和复杂程度。

实验原理

原子轨道的形状由 l 决定，大小主要由 n 决定。s、p、d、f 能级分别有1、3、5、7个轨道。同一能级的轨道在无外场时能量相同，称为简并轨道。n 越大，轨道离核越远，范围越大。

实验器材

• 1s、2s、3s、4s 轨道
• 2p、3p、4p 轨道
• 3d、4d 轨道
• 4f 轨道
• 旋转与并列比较工具

实验步骤

1. 选择 1s、2s、3s、4s，比较球形轨道随 n 增大的变化
2. 选择 2p、3p、4p，观察哑铃形轨道的大小
3. 查看 3d 的5个轨道，记录各自的形状
4. 查看 4f 的7个轨道，了解其复杂形状
5. 将不同轨道并列显示，总结 n、l 对轨道的影响

实验现象与结论

同类轨道随 n 增大而变大，如 4s 大于 1s。s 轨道为球形，p 轨道为哑铃形，d、f 轨道的瓣数更多，形状更复杂。同一能级的轨道个数分别为1、3、5、7，能量相同。

常见问题

什么是简并轨道？

同一能级中能量相同的轨道称为简并轨道，如3个 2p 轨道、5个 3d 轨道。

1s～4f 一共包含多少个轨道？

1s、2s、3s、4s 各1个，2p、3p、4p 各3个，3d 5个，4d 5个，4f 7个，共 26 个。