在不同能級(jí)中電子所占的軌道的大小、形狀和在空間中的方向是彼此不同的。主層的量子數(shù)越大,相應(yīng)軌道的體積便越大。舉例來(lái)說(shuō),28.電子的軌道比1s電子的軌道有較大的體積,而38電子的軌道比2s電子的軌道有較大的體積。不過(guò)應(yīng)該注意,較高主層的一些軌道能夠和較低主層的一些軌道發(fā)生交錯(cuò),這表明外層電子能夠穿透到內(nèi)層電子所占的區(qū)域里去。
關(guān)于軌道的形狀,s軌道是球形的(圖3-17),而2軌道是種有兩個(gè)結(jié)包的啞鈴形的(圖3-18a)或它的截面是一個(gè)8字形的(圖3-18b)。
原子軌道在空間可能伸展方向的數(shù)目取決于軌道形狀。不管一個(gè)球體(8軌道)怎樣取向?qū)σ粋€(gè)外界觀察者來(lái)說(shuō)它的外觀仍然是一樣的。因此我們說(shuō)8型軌道是球形對(duì)稱的和沒(méi)有方向的。對(duì)于軌道來(lái)說(shuō)情況就變得比較復(fù)雜,它出現(xiàn)為一組3個(gè)軌道。雖然不可能確定給定的一組p軌道中任何一個(gè)的方向。但是3個(gè)2軌道的軸(以原子核處在軸的交點(diǎn)上)彼此互成直角(圖3-19)。有如圖中所示,這三個(gè)P軌道用2=,py和?っ來(lái)標(biāo)志,借以指出它們的方向性。
五個(gè)d軌道各由結(jié)結(jié)包形的區(qū)域組成,它們?cè)诳臻g的排布有如圖3-20所示,這些軌道將在配位化合物一章(第三十二章)中詳加討論。
對(duì)于如何表示7個(gè)f軌道的問(wèn)題,并沒(méi)有如同8、p和以軌道那樣有很好的一致意見(jiàn)。圖3-21繪示了代表了軌道的一種方式。把各軌道繪示在一個(gè)立方體內(nèi)借以幫助讀者看到這種表示方法的三維立體外貌。