Kako pronaći broj orbitala na svakoj energetskoj razini

Razine energije i orbitale pomažu u opisivanju elektroničke strukture atoma. Oni određuju kako su elektroni raspoređeni unutar atoma, a opis takvih energija izveden je iz kvantne teorije.

Kvantna teorija pretpostavlja da atomi mogu postojati samo u određenim energetskim stanjima. Ako atom ili elektron korelacijom promijeni stanje, on apsorbira ili emitira količinu energije jednaku energetskoj razlici između stanja.

Emitirana ili apsorbirana energija kvantizira se; to je energija koju karakterizira određene iznose. Ta dopuštena energetska stanja mogu se opisati skupovima brojeva koji se nazivaju kvantni brojevi.

Raspored elektrona u atomu može se opisati pomoću četiri kvantna broja: n, l, m__l_ i m_s. Oni se odnose na razinu energije, podljuske elektrona, smjer orbite i spin.

Prvi kvantni broj označen je s n i glavna je razina energije.

Glavna definicija razine energije promatraču govori veličinu orbitale i određuje energiju. Povećanje u n je porast energije, a to također znači da je elektron dalje od jezgre.

Prvi kvantni broj može imati samo integralne vrijednosti, počevši od 1; n = 1, 2, 3, 4... Svaka razina energije također odgovara slovu: n = 1 (K), 2 (L), 3 (M), 4 (N) ...

Da biste izračunali količinu orbitala iz glavnog kvantnog broja, upotrijebite n². Postoje n² orbitale za svaku razinu energije. Za n = 1, postoji 1² ili jedna orbitala. Za n = 2 postoje 2² ili četiri orbitale. Za n = 3 postoji devet orbitala, za n = 4 postoji 16 orbitala, za n = 5 postoji 5² = 25 orbitala, i tako dalje.

Za izračunavanje maksimalnog broja elektrona u svakoj razini energije, formula 2n² može se koristiti, gdje n je glavna razina energije (prvi kvantni broj). Na primjer, razina energije 1, 2 (1)² izračunava na dva moguća elektrona koja će se uklopiti u prvi nivo energije.

Drugi kvantni broj označava podrazine i označen je slovom l. Ovaj kvantni broj označava elektronske ljuske i opći oblik elektronskog oblaka.

Prva su dva kvantna broja povezana. Za bilo koji dan n, l može poprimiti bilo koji integral koji započinje s 0 do najviše (n – 1); l = 0, 1, 2, 3 ...

Kvantne razine, l = 0, 1, 2, 3 odgovaraju elektronskim podljuskama s, p, d, f. Oblik s je sferičan, p je osmica, a d i f orbitale imaju složeniji dizajn, uglavnom uključuju orbitale u obliku djeteline.

Svaka elektronska podljuska može sadržavati određenu količinu elektrona, s = 2, p = 6, d = 10 i f = 14.

Treći kvantni broj m__l_, označava kako je oblak elektrona usmjeren u svemiru.

Ovaj kvantni broj može imati bilo koju integralnu vrijednost, uključujući 0, između l i -l (drugi kvantni broj), ili, m__l = _l... 2, 1, 0, -1, -2... -l

Za l = 0, postoji samo 1 m__l vrijednost, također 0. Sadrži samo jednu orbitalu. Za p orbitalu, m_l_ = 1, 0, -1. To odgovara tri p orbitale u tri različita smjera, str_xstr_gstr_z, što odgovara trodimenzionalnoj osi x, y i z.

Četvrti kvantni broj označava vrtnju u smjeru kazaljke na satu ili u suprotnom smjeru.

Elektron je nabijena čestica koja se vrti na osi i stoga ima magnetska svojstva. Ovaj kvantni broj nije povezan s n, l, m_l, a može imati samo dvije moguće vrijednosti: +1/2 ili -1/2.

Dodatak četvrtog kvantnog broja omogućuje elektronima da se popune u orbitale bez kršenja Pauli-jevog principa isključenja. To navodi da niti jedan elektron ne može imati isti skup od četiri kvantna broja.

Podsjetimo da se pronalaženje količine orbitala u razini energije može izvesti formulom n². Za razinu energije 3, n = (3)² ili devet orbitala.

Dovršeniji izračun može se izvršiti pomoću podataka iz gornjih kvantnih brojeva. Za n = 3, vrijednosti l može se dodati. Za l = 0, postoji samo jedna orbitala, m_l = 0. Za l = 1, postoje tri vrijednosti (m_l = -1, 0 ili +1). Za l = 2, postoji pet mogućih vrijednosti (m_l = -2, -1, 0, +1 ili +2). Dakle, dodavanje mogućnosti daje ukupno 1 + 3 + 5 = 9 orbitala.