A kvantumszámok olyan értékek, amelyek leírják az atom elektronjának energiáját vagy energetikai állapotát. A számok egy elektron spinjét, energiáját, mágneses momentumát és szöget jelentenek. A Purdue Egyetem szerint a kvantumszámok a Bohr-modellből, Schrödinger Hw = Ew hullámegyenletéből, Hund szabályaiból és a Hund-Mulliken orbitális elméletből származnak. Az atom elektronjait leíró kvantumszámok megértéséhez hasznos, ha ismeri a kapcsolódó fizikai és kémiai kifejezéseket és elveket.
Fő kvantumszám
Az elektronok orbitálisnak nevezett atomhéjakban forognak. Az „n” karakterisztikával a fő kvantumszám meghatározza az atom magjától az elektronig mért távolságot, a orbita és az azimutális szögimpulzus, amely a második kvantumszám, amelyet "ℓ" képvisel. A fő kvantumszám is a pálya energiáját írja le, mivel az elektronok állandó mozgásállapotban vannak, ellentétes töltésűek és vonzódnak a atommag. Azok a pályák, ahol n = 1, közelebb vannak az atom magjához, mint azok, amelyekben n = 2 vagy nagyobb szám. Amikor n = 1, egy elektron alapállapotban van. Amikor n = 2, a pályák gerjesztett állapotban vannak.
Szögletes kvantumszám
A „ℓ” jelöléssel a szög vagy azimutális kvantumszám azonosítja a pálya alakját. Azt is megmondja, melyik szuborbitális vagy atomhéj rétegben találhat elektront. A Purdue Egyetem szerint a pályák gömb alakúak lehetnek, ahol ℓ = 0, poláris formák, ahol ℓ = 1, és lóhere alakúak, ahol ℓ = 2. A lóhere levelét, amelynek extra szirma van, ℓ = 3 határozza meg. Az orbiták bonyolultabbak lehetnek további szirmokkal. A szögletes kvantumszámoknak 0 és n-1 közötti egész számuk lehet, amely leírja a pálya alakját. Ha vannak részpályák vagy alhéjak, akkor egy betű jelöli az egyes típusokat: „s” ℓ = 0, „p” for = 1, „d” ℓ = 2 és „f” ℓ = 3. Az orbitáknak több alhéja lehet, amelyek nagyobb szögkvantumszámot eredményeznek. Minél nagyobb az alhéj értéke, annál feszültségesebb. Amikor ℓ = 1 és n = 2, az alhéj értéke 2p, mivel a 2-es szám a fő kvantumszámot, p pedig az alhéjat jelenti.
Mágneses kvantumszám
A mágneses kvantumszám vagy "m" egy pálya orientációját írja le alakja (ℓ) és energiája (n) alapján. Az egyenletekben látni fogja a mágneses kvantumszámot, amelyet az M kisbetű jellemez with, m_ {ℓ} alindexsel, amely megmondja a pályák orientációját egy alszinten belül. A Purdue Egyetem kijelenti, hogy minden olyan alakra szükség van a mágneses kvantumszámra, amely nem gömb, ahol ℓ = 0, mert a gömböknek csak egy tájolása van. Másrészt a lóhere vagy a sarki alakú pálya "szirmai" különböző irányokba nézhetnek, és a mágneses kvantumszám megmondja, hogy milyen irányba néznek. Az egymást követő pozitív integrálszámok helyett a mágneses kvantumszám integrális értéke -2, -1, 0, +1 vagy +2 lehet. Ezek az értékek az alhéjakat az elektronokat továbbító egyedi pályákra osztják. Ezenkívül mindegyik alhéjnak 2ℓ + 1 pályája van. Ezért az s részhéjnak, amely megegyezik a 0 szögkvantumszámmal, egy pályája van: (2x0) + 1 = 1. A d részhéjnak, amely megegyezik a 2. szögkvantumszámmal, öt pályája lenne: (2x2) + 1 = 5.
Spin kvantumszám
A Pauli kizárási elve szerint egyetlen elektronnak sem lehet azonos n, ℓ, m vagy s értéke. Ezért csak legfeljebb két elektron lehet ugyanazon a pályán. Ha ugyanazon a pályán két elektron van, akkor ellentétes irányban kell forogniuk, mivel mágneses teret hoznak létre. A spin-kvantumszám vagy s az az irány, amelyben egy elektron forog. Az egyenletben láthatja, hogy ezt a számot kis m és egy alsó indexű s vagy m_ {s} jelöli. Mivel az elektron csak két irány egyikében tud forogni - az óramutató járásával megegyező vagy az óramutató járásával ellentétes irányba -, az s-t jelentő számok +1/2 vagy -1/2. A tudósok a forgást „fel” -nek nevezhetik, ha az óramutató járásával ellentétes irányba mutat, ami azt jelenti, hogy a spin kvantumszáma +1/2. Ha a centrifugálás "lent" van, annak m_ {s} értéke -1/2.