量子数は、原子の電子のエネルギーまたはエネルギー状態を表す値です。 数字は、電子のスピン、エネルギー、磁気モーメント、角運動量を示しています。 パデュー大学によると、量子数はボーアモデル、シュレディンガーのHw = Ew波動方程式、フントの規則、およびフント-マリケン軌道理論から得られます。 原子内の電子を表す量子数を理解するには、関連する物理学と化学の用語と原理に精通していると役立ちます。
主量子数
電子は軌道と呼ばれる原子殻でスピンします。 「n」で特徴付けられる主量子数は、原子核から電子までの距離、つまり原子核のサイズを識別します。 軌道と方位角運動量。これは「ℓ」で表される2番目の量子数です。 主量子数も 電子は一定の運動状態にあり、反対の電荷を持ち、に引き付けられるときの軌道のエネルギーを表します。 核。 n = 1の軌道は、n = 2以上の軌道よりも原子核に近い。 n = 1の場合、電子は基底状態にあります。 n = 2の場合、軌道は励起状態にあります。
角運動量
「ℓ」で表される角度または方位角の量子数は、軌道の形状を識別します。 また、電子を見つけることができる軌道下または原子殻層も示します。 パデュー大学によると、軌道はℓ= 0の場合は球形、ℓ= 1の場合は極形、ℓ= 2の場合はクローバー型になります。 花びらが余分にあるクローバー型はℓ= 3で定義されます。 軌道は、花びらが追加された、より複雑な形状を持つことができます。 角量子数は、軌道の形状を表すために0からn-1までの任意の整数を持つことができます。 サブ軌道またはサブシェルがある場合、文字は各タイプを表します。ℓ= 0の場合は「s」、ℓ= 1の場合は「p」、ℓ= 2の場合は「d」、ℓ= 3の場合は「f」です。 軌道はより多くのサブシェルを持つことができ、その結果、より大きな角量子数が得られます。 サブシェルの値が大きいほど、よりエネルギーが与えられます。 ℓ= 1およびn = 2の場合、数値2は主量子数を表し、pはサブシェルを表すため、サブシェルは2pです。
磁気量子数
磁気量子数、または「m」は、その形状（ℓ）とエネルギー（n）に基づいて軌道の方向を表します。 方程式では、小文字のMと下付き文字ℓ、m _ {ℓ}で特徴付けられる磁気量子数が表示されます。これは、サブレベル内の軌道の方向を示します。 パデュー大学は、球は1つの方向しかないため、球ではない形状には磁気量子数が必要であると述べています。ここで、ℓ= 0です。 一方、クローバー型または極形の軌道の「花びら」は異なる方向を向くことができ、磁気量子数はそれらがどちらの方向を向いているかを示します。 連続する正の整数を持つ代わりに、磁気量子数は-2、-1、0、+ 1、または+2の整数値を持つことができます。 これらの値は、サブシェルを電子を運ぶ個々の軌道に分割します。 さらに、各サブシェルには2ℓ+ 1軌道があります。 したがって、角量子数0に等しいサブシェルsは、1つの軌道（（2x0）+ 1 = 1）を持ちます。 角量子数2に等しいサブシェルdは、5つの軌道を持ちます：（2x2）+ 1 = 5。
スピン量子数
パウリの排他原理は、2つの電子が同じn、ℓ、m、またはsの値を持つことはできないと述べています。 したがって、最大2つの電子のみが同じ軌道に存在できます。 同じ軌道に2つの電子がある場合、それらは磁場を生成するため、反対方向にスピンする必要があります。 スピン量子数（s）は、電子がスピンする方向です。 方程式では、この数値が小文字のmと下付きの小文字のs、またはm_ {s}で表されている場合があります。 電子は時計回りまたは反時計回りの2つの方向のいずれかでしか回転できないため、sを表す数値は+1/2または-1/2です。 科学者は、スピンが反時計回りのとき、スピンを「上」と呼ぶことがあります。これは、スピン量子数が+1/2であることを意味します。 スピンが「下」のとき、m_ {s}の値は-1/2です。