四个量子数在量子力学中用来描述原子内核外电子运动的状态。 一、主量子数(n)
主量子数是描述核外电子距离核的远近，电子离核由近到远分别用数值n=1,2,3,…有限的整数来表示，而且，主量子数决定了原子轨道能级的高低，n越大，电子的能级越大，能量越高。n是决定电子能量的主要量子数。n相同，原子轨道能级相同。一个n值表示一个电子层，与各n值相对应的电子层符号如下：
在同一电子层内，电子的能量也有所差别，运动状态也有所不同，即一个电子层还可分为若干个能量稍有差别、原子轨道形状不同的亚层。角量子数 就是用来描述原子轨道或电子云的形态的。 l的数值不同，原子轨道或电子云的形状就不同， l的取值受n的限制，可以取从0到n-1的正整数。
每个值代表一个亚层。第一电子层只有一个亚层，第二电子层有两个亚层，以此类推。亚层用光谱符号等表示。角量子数、亚层符号及原子轨道形状的对应关系如下：
同一电子层中，随着 的增大，原子轨道能量也依次升高，即Ens<Enp<End<Enf，即在多电子原子中，角量子数与主量子数一起决定电子的能级。每一个 值表示一种形状的电子云。与主量子数决定的电子层间的能量差别相比，角量子数决定的亚层间的能量差要小得多。
三、磁量子数(m)原子轨道不仅有一定的形状，并且还具有不同的空间伸展方向。磁量子数m就是用来描述原子轨道在空间的伸展方向的。磁量子数的取值受角量子数的制约，它可取从 l到-l，包括0在内的整数值， l确定后， m可有2 1个值。当l=0时，m=0,即s轨道只有1种空间取向；当l=1时，m= 1、0、—1，即p轨道有3种空间取向；当l=2时，m= 2、 1、0、—1、—2，即d轨道有5种空间取向。
通常把n、l、m都确定的电子运动状态称原子轨道，因此s亚层只有一个原子轨道，p亚层有3个原子轨道，d亚层有5个原子轨道， f亚层有7个原子轨道。磁量子数不影响原子轨道的能量，n、l都相同的几个原子轨道能量是相同的，这样的轨道称等价轨道或简并轨道。例如l相同的3个p轨道、5个d轨道、7个f轨道都是简并轨道。n，l和m的关系见下表。
综上所述，用n，l和m三个量子数即可决定一个特定原子轨道的大小、形状和伸展方向。
四、自旋量子数( ms)电子除了绕核运动外，还存在自旋运动，描述电子自旋运动的量子数还称为自旋量子数ms，由于电子有两个相反的自旋运动，因此自旋量子数取值为 1/2、—1/2，符号用“↑”和“↓”表示。
知道了四个量子数的意义和它们之间相互联系又相互制约的关系。
在四个量子数中，n，l和m三个量子数三个量子数可确定电子的原子轨道；n 、l两个量子数可确定电子的能级；n这一个量子数只能确定电子的电子层。
量子数的数据分析
（1）主量子数（n）
n = 1, 2, 3…正整数，它决定电子离核的远近和能级。n=1为第一电子层或称K层，距核最近，n=2为第二电子层或称L层，余类推。离核近，电子的能量较低，离核远则电子能量较高。因此主量子数n对于确定电子的能量具有决定性的作用。
(2) 角量子数（l）
l = 0, 1, 2, 3…n-1，以s，p，d， f 对应的能级表示亚层，角量子数l代表角动量的大小，是决定原子轨道（或电子云）的形状的量子数,表示每一主层中不同的能级。
对于氢原子，核外电子能量完全由n决定；
角量子数l多电子原子中电子有能量有关，多电子原子中电子有能量决定于主量子数n和角量子数l。只有原子轨道或电子云形状相同的条件下n对越大电子能量越高，E1s＜E2s＜E3s
l=0 时，核外电子的运动状态与角度无关，原子轨道（或电子云）是球形对称的，称为s轨道（或s电子云）。
l=1 时，原子轨道（或电子云）是纺棰形（或哑铃形）分布，称为p轨道。p轨道沿某一直角坐标轴的方向有最大值。
l=2 时，原子轨道（或电子云）呈花瓣形分布，称为d轨道（或d电子云）
l=3 时，原子轨道（或电子云）形状复杂，称为f轨道（或f电子云）。
(3) 磁量子数（m）
原子轨道在空间的不同取向，m = 0, ±1, ±2, ±3...±l,一种取向相当于一个轨道，共可取2l 1个数值。m值反应了波函数(原子轨道)或电子云在空间的伸展方向。
磁量子数m有（2 l 1）个取值，例如：
l=0 时，m有一个取值，即m=0，s轨道球形对称，在空间只有一个取值，轨道无方向性。
l=1 时，m有三个取值，即m= 0，±1，分别代表在空间沿x，y，z三个相互垂直的伸展方向上的三个p轨道px、py、pz，通常它们具有完全相同的能量。
l=2 时，m=0，±1，±2，表明d轨道在空间有五个伸展方向。
l=3 时，m有七个取值，m= 0，±1，±2，±3，f轨道在空间有七个伸展方向。
以上n，l，m三个量子数结合起来，便确定了核外电子的一个空间运动状态（即原子轨道），包括轨道的大小、形状和空间取向。
（4）自旋量子数（ms）
ms= ±1/2, 表示同一轨道中电子的二种自旋状态，它只有 1/2和－1/2两个取值，分别代表电子顺时针和逆时针的两个自旋方向，表示为“↓”和“↑”。
