Kvanttiluvut ovat arvoja, jotka kuvaavat atomin elektronin energiaa tai energiatilaa. Numerot osoittavat elektronin pyörimisen, energian, magneettisen momentin ja kulmamomentin. Purdue Universityn mukaan kvanttiluvut tulevat Bohr-mallista, Schrödingerin Hw = Ew-aaltoyhtälöstä, Hundin säännöistä ja Hund-Mullikenin kiertoradateoriosta. Atomin elektroneja kuvaavien kvanttilukujen ymmärtämiseksi on hyödyllistä tuntea liittyvät fysiikan ja kemian termit ja periaatteet.
Pääkvanttinumero
Elektronit pyörivät atomikuorissa, joita kutsutaan kiertoradoiksi. "N" -merkillä pääkvanttiluku identifioi etäisyyden atomin ytimestä elektroniin, kiertorata ja atsimutaalinen kulmamomentti, joka on toinen kvanttiluku, jota edustaa "ℓ". Pääkvanttiluku myös kuvaa kiertoradan energiaa, kun elektronit ovat jatkuvassa liiketilassa, niillä on vastakkaiset varaukset ja ne vetävät puoleensa ydin. Orbitaalit, joissa n = 1, ovat lähempänä atomin ydintä kuin ne, joissa n = 2 tai suurempi luku. Kun n = 1, elektroni on perustilassa. Kun n = 2, kiertoradat ovat viritetyssä tilassa.
Kulmallinen kvanttiluku
”ℓ”: n edustama kulma- tai atsimutaalinen kvanttiluku identifioi kiertoradan muodon. Se kertoo myös, mistä suborbitaalista eli atomikuorikerroksesta löydät elektronin. Purduen yliopiston mukaan kiertoradoilla voi olla pallomaisia muotoja, joissa ℓ = 0, polaarisia muotoja, joissa ℓ = 1, ja apilanlehtiä, joissa ℓ = 2. Apilanlehden muoto, jolla on ylimääräinen terälehti, määritetään by = 3. Orbitaaleilla voi olla monimutkaisempia muotoja lisälehdillä. Kulmakvanttiluvuilla voi olla mikä tahansa kokonaisluku välillä 0 ja n-1, joka kuvaa kiertoradan muotoa. Kun on aliobitaaleja tai alikuoria, kirjain edustaa kutakin tyyppiä: ”s” ℓ = 0, “p” ℓ = 1, “d” ℓ = 2 ja “f” ℓ = 3. Orbitaaleilla voi olla enemmän alikuoria, mikä johtaa suurempaan kulmakvanttilukuun. Mitä suurempi alikuoren arvo, sitä jännitteisempi se on. Kun ℓ = 1 ja n = 2, alikuori on 2p, koska luku 2 edustaa pääkvanttilukua ja p edustaa alikuorta.
Magneettinen kvanttinumero
Magneettinen kvanttiluku tai "m" kuvaa kiertoradan suuntaa muodon (ℓ) ja energian (n) perusteella. Yhtälöissä näet magneettisen kvanttinumeron, jolle on tunnusomaista pieni kirjain M ja alaindeksi ℓ, m_ {ℓ}, joka kertoo orbitaalien suunnan alatasolla. Purdue University väittää, että tarvitset magneettisen kvanttiluvun mille tahansa muodolle, joka ei ole pallo, missä ℓ = 0, koska palloilla on vain yksi suunta. Apilaitteen tai napan muotoisen kiertoradan "terälehdet" voivat toisaalta olla eri suuntiin, ja magneettinen kvanttiluku kertoo, mihin suuntaan ne kohtaavat. Magneettisella kvanttiluvulla voi olla peräkkäisten positiivisten integraalilukujen sijasta integraaliarvot -2, -1, 0, +1 tai +2. Nämä arvot jakavat alikuoret yksittäisiksi kiertoradoiksi, jotka kuljettavat elektroneja. Lisäksi jokaisella alikuorella on 2ℓ + 1 kiertorataa. Siksi alikuorella s, joka on sama kuin kulmakvanttiluku 0, on yksi kiertorata: (2x0) + 1 = 1. Alakuorella d, joka on yhtä suuri kuin kulmakvanttiluku 2, olisi viisi kiertorataa: (2x2) + 1 = 5.
Pyöritä kvanttinumero
Paulin poissulkemisperiaate sanoo, ettei kahdella elektronilla voi olla samat n, ℓ, m tai s arvot. Siksi vain korkeintaan kaksi elektronia voi olla samalla kiertoradalla. Kun samalla radalla on kaksi elektronia, niiden on pyöritettävä vastakkaisiin suuntiin, kun ne muodostavat magneettikentän. Spin kvanttiluku tai s on suunta, johon elektroni pyörii. Yhtälössä saatat nähdä tämän luvun edustavan pientä m ja alaindeksin pientä kirjainta s tai m_ {s}. Koska elektroni voi pyöriä vain yhteen kahdesta suunnasta - myötä- tai vastapäivään -, s: ää edustavat luvut ovat +1/2 tai -1/2. Tutkijat voivat kutsua pyörimistä "ylös", kun se on vastapäivään, mikä tarkoittaa, että spin-kvanttiluku on +1/2. Kun spin on "alas", sen m_ {s} -arvo on -1/2.