Kvantni brojevi su vrijednosti koje opisuju energiju ili energetsko stanje elektrona atoma. Brojevi označavaju spin elektrona, energiju, magnetski moment i kutni trenutak. Prema Sveučilištu Purdue, kvantni brojevi potječu iz Bohrovog modela, Schrödingerove jednadžbe Hw = Ew, Hundovih pravila i Hund-Mullikenove orbitalne teorije. Da biste razumjeli kvantne brojeve koji opisuju elektrone u atomu, korisno je upoznati se s povezanim terminima i načelima fizike i kemije.
Glavni kvantni broj
Elektroni se vrte u atomskim ljuskama zvanim orbitale. Karakteriziran s „n“, glavni kvantni broj identificira udaljenost od jezgre atoma do elektrona, veličinu orbitalni i azimutni kutni moment, što je drugi kvantni broj predstavljen s "ℓ". Glavni kvantni broj također opisuje energiju orbitale jer su elektroni u stalnom stanju gibanja, imaju suprotne naboje i privlače ih jezgra. Orbitale gdje je n = 1 bliže su jezgri atoma od onih gdje je n = 2 ili veći broj. Kad je n = 1, elektron je u osnovnom stanju. Kad je n = 2, orbitale su u pobuđenom stanju.
Kutni kvantni broj
Predstavljen s "ℓ", kutni ili azimutni kvantni broj identificira oblik orbitale. Također vam govori u kojem suborbitalnom ili atomskom sloju ljuske možete pronaći elektron. Sveučilište Purdue kaže da orbitale mogu imati sferne oblike gdje je ℓ = 0, polarne oblike gdje je ℓ = 1 i oblike djeteline gdje je ℓ = 2. Oblik djeteline s dodatnom laticom definiran je s ℓ = 3. Orbitale mogu imati složenije oblike s dodatnim laticama. Kutni kvantni brojevi mogu imati bilo koji cijeli broj između 0 i n-1 za opis oblika orbitale. Kada postoje suborbitale ili podljuske, slovo predstavlja svaku vrstu: „s“ za ℓ = 0, „p“ za ℓ = 1, „d“ za ℓ = 2 i „f“ za ℓ = 3. Orbitale mogu imati više podljuski koje rezultiraju većim kutnim kvantnim brojem. Što je vrijednost podljuske veća, to je ona pod naponom. Kada je ℓ = 1 i n = 2, podljuska je 2p jer broj 2 predstavlja glavni kvantni broj, a p predstavlja podljusku.
Magnetski kvantni broj
Magnetski kvantni broj ili "m" opisuje orbitalnu orijentaciju zasnovanu na obliku (ℓ) i energiji (n). U jednadžbama ćete vidjeti magnetski kvantni broj koji karakterizira malo slovo M s indeksom ℓ, m_ {ℓ}, koji vam govori o orijentaciji orbitala unutar podrazine. Sveučilište Purdue navodi da vam je potreban magnetski kvantni broj za bilo koji oblik koji nije kugla, gdje je ℓ = 0, jer kugle imaju samo jednu orijentaciju. S druge strane, "latice" orbite s djetelinskim lišćem ili polarnim oblikom mogu se suočiti s različitim smjerovima, a magnetski kvantni broj govori na koji su način okrenuti. Umjesto uzastopnih pozitivnih integralnih brojeva, magnetski kvantni broj može imati integralne vrijednosti -2, -1, 0, +1 ili +2. Te vrijednosti dijele podljuske na pojedinačne orbitale koje nose elektrone. Uz to, svaka podljuska ima 2ℓ + 1 orbitale. Prema tome, podljuska s, koja je jednaka kutnom kvantnom broju 0, ima jednu orbitalu: (2x0) + 1 = 1. Podljuska d, koja je jednaka kutnom kvantnom broju 2, imala bi pet orbitala: (2x2) + 1 = 5.
Spin kvantni broj
Paulijev princip isključenja kaže da niti jedan elektron ne može imati iste vrijednosti n, ℓ, m ili s. Stoga u istoj orbitali mogu biti samo najviše dva elektrona. Kada se u istoj orbitali nalaze dva elektrona, oni se moraju vrtjeti u suprotnim smjerovima, jer stvaraju magnetsko polje. Kvantni broj spina ili s je smjer u kojem se elektron vrti. U jednadžbi možete vidjeti ovaj broj predstavljen malim slovom m i malim slovom s malim slovom, ili m_ {s}. Budući da se elektron može vrtjeti samo u jednom od dva smjera - u smjeru kazaljke na satu ili u smjeru suprotnom od kazaljke na satu - brojevi koji predstavljaju s su +1/2 ili -1/2. Znanstvenici mogu nazvati spin okretanjem prema gore u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, što znači da je kvantni broj spina +1/2. Kada je okretanje "dolje", ima vrijednost m_ {s} -1/2.
