表征微觀粒子運動狀態的一些特定數字。量子化的概念最初是由普朗克引入的，即電磁輻射的能量和物體吸收的輻射能量只能是量子化的，是某一最小能量值的整數倍，這個整數n稱為量子數．事實上不僅原子的能量還有它的動量、電子的運行軌道、電子的自旋方向都是量子化的，即是說電子的動量、運動軌道的分布和自旋方向都是不連續的，此外我們將看到不僅電子還有其它基本粒子的能量、運動軌道分布、磁矩等都是量子化．
在多電子原子中，軌道角動量量子數也是決定電子能量高低的因素。所以，在多電子原子中，主量子數相同、軌道角動量量子數自旋量子數不同的電子，其能量是不相等的。上述三個量子數的合理組合決定了一個原子軌道。但要描述電子的運動狀態還需要有第四個量子數——自旋角動量量子數表示原子內電子運動的能量、角動量等的一組整數或半整數。
量子數
按量子力學原理，原子中核外電子運動、狀態、角動量都不是連續變化的，而是跳躍式變化的，即量子化的。量子數有主量子數、角量子數、磁量子數和自旋量子數。它們慣例上被稱為主量子數（n=1，2，3，4 …）代表除掉J以后H的特征值。這個數因此會視電子與原子核間的距離（即半徑坐標r）而定。平均距離會隨著n增大，因此不同量子數的量子態會被說成屬于不同的電子層。角量子數（l=0，1 … n-1）（又稱方位角量子數或軌道量子數）通過關系式來代表軌道角動量。在化學中，這個量子數是非常重要的，因為它表明了一軌道的形狀，并對化學鍵及鍵角有重大形響。有些時候，不同角量子數的軌道有不同代號，l=0的軌道叫s軌道，l=1的叫p軌道，l=2的叫d軌道，而l=3的則叫f軌道。磁量子數（ml= -l，-l+1 … 0 … l-1，l）代表特征值。這是軌道角動量沿某指定軸的射影。從光譜學中所得的結果指出一個軌道最多可容納兩個電子。然而兩個電子絕不能擁有完全相同的量子態（泡利不相容原理），故也絕不能擁有同一組量子數。所以為此特別提出一個假設來解決這問題，就是設存在一個有兩個可能值的第四個量子數。這假設以后能被相對論性量子力學所解釋。