Съдържание
Квантовите числа са стойности, които описват енергията или енергийното състояние на електрона на атома. Числата означават спин, енергия, магнитен момент и ъгъл на електрон. Според университета Пърдю, квантовите числа идват от модела на Бор, уравнението на Hw = Ew на Schrödinger, правилата на Hund и орбиталната теория на Hund-Mulliken. За да разберете квантовите числа, които описват електроните в даден атом, е полезно да се запознаете със съответните термини и принципи на физиката и химията.
Основен квантов номер
Електроните се въртят в атомни обвивки, наречени орбитали. Характеризирано с „n“, главното квантово число идентифицира разстоянието от ядрото на атома до електрон, размера на орбиталния и азимуталния ъглов импулс, което е второто квантово число, представено с „ℓ“. Основното квантово число също описва енергията на орбиталата, тъй като електроните са в постоянно състояние на движение, имат противоположни заряди и са привлечени към ядрото. Орбитали, където n = 1 са по-близо до ядрото на атом, отколкото тези, където n = 2 или по-голямо число. Когато n = 1, електрон е в основно състояние. Когато n = 2, орбиталите са във възбудено състояние.
Ъглов квантов номер
Представено от “ℓ”, ъгловото или азимуталното квантово число идентифицира формата на орбитала. Той също така ви казва в кой суборбитален или атомен слой на обвивката можете да намерите електрон. В Университета на Пърдю казват, че орбиталите могат да имат сферични форми, където ℓ = 0, полярни форми, където ℓ = 1 и детелина, където ℓ = 2. Форма на детелина, която има допълнително венчелистче, се определя с ℓ = 3. Орбиталите могат да имат по-сложни форми с допълнителни венчелистчета. Ъгловите квантови числа могат да имат всяко цяло число между 0 и n-1, за да опишат формата на орбитала. Когато има под орбитали или подкорпуси, буквата представлява всеки тип: "s" за ℓ = 0, "p" за ℓ = 1, "d" за ℓ = 2 и "f" за ℓ = 3. Орбиталите могат да имат повече субкорпуси, което води до по-голямо ъглово квантово число. Колкото по-голяма е стойността на подовата обвивка, толкова по-енергична е тя. Когато ℓ = 1 и n = 2, под-обвивката е 2p, тъй като числото 2 представлява главното квантово число, а p представлява под-обвивката.
Магнитно квантово число
Магнитното квантово число или "m" описва ориентацията на орбитата, базирана на нейната форма (ℓ) и енергия (n). В уравненията ще видите магнитното квантово число, характеризиращо се с малката буква M с подпис ℓ, m_ {ℓ}, която ви показва ориентацията на орбиталите в поднива. Университетът Пърдю заявява, че се нуждаете от магнитното квантово число за всяка форма, която не е сфера, където ℓ = 0, тъй като сферите имат само една ориентация. От друга страна, "венчелистчетата" на орбитала с детелина или полярна форма могат да бъдат изправени в различни посоки, а магнитното квантово число показва кой път се сблъскват. Вместо да има последователни положителни интегрални числа, магнитното квантово число може да има интегрални стойности -2, -1, 0, +1 или +2. Тези стойности разделят субкорпусите на отделни орбитали, които носят електроните. В допълнение, всеки подобед има 2ℓ + 1 орбитали. Следователно, подкорупката s, която е равна на ъгловото квантово число 0, има една орбитала: (2x0) + 1 = 1. Подкорпусът d, равен на ъгловото квантово число 2, би имал пет орбитали: (2x2) + 1 = 5.
Спинтово квантово число
Принципът на изключване на Паули казва, че никой два електрона не може да има еднакви n, ℓ, m или s стойности. Следователно, в една и съща орбитала могат да бъдат само максимум два електрона. Когато има два електрона в една и съща орбитала, те трябва да се въртят в противоположни посоки, тъй като създават магнитно поле. Спиновото квантово число или s е посоката, в която се върти електрон. В уравнение можете да видите това число, представено с малка буква m и индексна малка буква s, или m_ {s}. Тъй като един електрон може да се върти само в една от двете посоки - по посока на часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка, числата, които представляват s, са +1/2 или -1/2. Учените могат да определят въртенето като "нагоре", когато неговото обратно на часовниковата стрелка, което означава, че квантовото число на спина е +1/2. Когато въртенето е "надолу", то има стойност m_ {s} -1/2.