Kvantetal er værdier, der beskriver energien eller den energiske tilstand af et atoms elektron. Tallene angiver en elektron's spin, energi, magnetiske øjeblik og vinkelmoment. Ifølge Purdue University kommer kvantetal fra Bohr-modellen, Schrödingers Hw = Ew-bølgeligning, Hunds regler og Hund-Mulliken-orbitalteorien. For at forstå kvantetallene, der beskriver elektronerne i et atom, er det nyttigt at være fortrolig med de relaterede fysiske og kemiske udtryk og principper.
Hovedkvantumnummer
Elektroner spinder i atomskaller kaldet orbitaler. Karakteriseret ved "n" identificerer det primære kvantetal afstanden fra atomets kerne til en elektron, størrelsen på orbital og det azimutale vinkelmoment, som er det andet kvantetal repræsenteret af "ℓ." Det vigtigste kvantetal også beskriver energien i et orbital, da elektroner er i en konstant bevægelsestilstand, har modsatte ladninger og tiltrækkes af kerne. Orbitaler, hvor n = 1 er tættere på kernen i et atom end dem, hvor n = 2 eller et højere tal. Når n = 1, er en elektron i jordtilstand. Når n = 2, er orbitalerne i en ophidset tilstand.
Vinklet kvantumnummer
Repræsenteret af "ℓ", det kantede eller azimutale, kvantetal identificerer formen på en orbital. Det fortæller dig også, hvilket suborbital eller atomskallag, du kan finde en elektron i. Purdue University siger, at orbitaler kan have sfæriske former, hvor ℓ = 0, polære former hvor ℓ = 1 og kløverbladformer, hvor ℓ = 2. En kløverbladform, der har et ekstra kronblad, er defineret med ℓ = 3. Orbitaler kan have mere komplekse former med yderligere kronblade. Vinklede kvantetal kan have ethvert heltal mellem 0 og n-1 for at beskrive formen på en orbital. Når der er underorbitaler eller underskaller, repræsenterer et bogstav hver type: “s” for ℓ = 0, “p” for ℓ = 1, “d” for ℓ = 2 og “f” for ℓ = 3. Orbitaler kan have flere underskaller, der resulterer i et større kantet kvantetal. Jo større værdien af underskallen er, jo mere energisk er den. Når ℓ = 1 og n = 2, er underskallen 2p, da tallet 2 repræsenterer det primære kvantetal, og p repræsenterer underskallen.
Magnetisk kvantetal
Det magnetiske kvantetal eller "m" beskriver en orbitalorientering baseret på dens form (ℓ) og energi (n). I ligninger ser du det magnetiske kvantetal, der er karakteriseret ved små bogstaver M med et underskrift ℓ, m_ {ℓ}, som fortæller dig orienteringen af orbitalerne inden for et underniveau. Purdue University siger, at du har brug for det magnetiske kvantetal til enhver form, der ikke er en kugle, hvor ℓ = 0, fordi kugler kun har en retning. På den anden side kan "kronblade" på en orbital med kløverblad eller polær form vende forskellige retninger, og det magnetiske kvantetal fortæller, hvilken vej de vender mod. I stedet for at have sammenhængende positive integraltal kan et magnetisk kvantetal have integrale værdier på -2, -1, 0, +1 eller +2. Disse værdier opdeler underskaller i individuelle orbitaler, der bærer elektronerne. Derudover har hver underskal 2ℓ + 1 orbitaler. Derfor har sub-shell s, som er lig med det kantede kvantetal 0, en orbital: (2x0) + 1 = 1. Underskal d, som er lig med det kantede kvantetal 2, ville have fem orbitaler: (2x2) + 1 = 5.
Spin-kvantumnummer
Pauli-eksklusionsprincippet siger, at ingen to elektroner kan have de samme n-, ℓ-, m- eller s-værdier. Derfor kan kun maksimalt to elektroner være i samme orbital. Når der er to elektroner i samme orbital, skal de dreje i modsatte retninger, da de skaber et magnetfelt. Spinkvantantallet eller s er den retning, som et elektron drejer. I en ligning kan du muligvis se dette tal repræsenteret af små bogstaver m og små bogstaver s eller m_ {s}. Da en elektron kun kan dreje i en af to retninger - med eller mod uret - er tallene, der repræsenterer s, +1/2 eller -1/2. Forskere kan henvise til centrifugeringen som "op", når den er mod uret, hvilket betyder, at spin-kvantetallet er +1/2. Når centrifugeringen er "nede", har den en m_ {s} -værdi på -1/2.