აღწერეთ ოთხი კვანტური რიცხვი, რომლებიც გამოიყენება ატომის ელექტრონის დასახასიათებლად

კვანტური რიცხვები არის მნიშვნელობები, რომლებიც აღწერს ატომის ელექტრონის ენერგიას ან ენერგიულ მდგომარეობას. ციფრები მიუთითებს ელექტრონის დატრიალებაზე, ენერგიაზე, მაგნიტურ მომენტსა და კუთხოვან მომენტზე. პურდუეს უნივერსიტეტის თანახმად, კვანტური რიცხვები მოდის ბორის მოდელის, შრედინგერის Hw = Ew ტალღის განტოლების, ჰუნდის წესებისა და ჰუნდ-მოლიკენის ორბიტალური თეორიიდან. იმისათვის, რომ გავიგოთ კვანტური რიცხვები, რომლებიც აღწერს ელექტრონებს ატომში, სასარგებლოა იცოდეთ დაკავშირებული ფიზიკისა და ქიმიის ტერმინები და პრინციპები.

ელექტრონები ტრიალებენ ატომურ გარსებში, რომელსაც ორბიტალებს უწოდებენ. ახასიათებს "n", ძირითადი კვანტური რიცხვი განსაზღვრავს ატომის ბირთვიდან ელექტრონამდე მანძილს, ორბიტალი და აზიმუტალური კუთხოვანი იმპულსი, რომელიც არის მეორე კვანტური რიცხვი, რომელსაც წარმოადგენს "" ". ძირითადი კვანტური რიცხვიც აღწერს ორბიტალის ენერგიას, რადგან ელექტრონები მუდმივ მოძრაობაში არიან, აქვთ საპირისპირო მუხტები და იზიდავენ ბირთვი. ორბიტალები, სადაც n = 1 უფრო ახლოსაა ატომის ბირთვთან, ვიდრე ისინი, სადაც n = 2 ან მეტი რიცხვი. როდესაც n = 1, ელექტრონი იმყოფება მიწის მდგომარეობაში. როდესაც n = 2, ორბიტალები აღგზნებულ მდგომარეობაში არიან.

წარმოდგენილია "ℓ" - ით, კუთხოვანი ან აზიმუტალური, კვანტური რიცხვი განსაზღვრავს ორბიტის ფორმას. ის ასევე გიჩვენებთ რომელ სუბორბიტალურ, ან ატომურ გარსის შრეში შეგიძლიათ იპოვოთ ელექტრონი. პურდუეს უნივერსიტეტის თქმით, ორბიტალებს შეიძლება ჰქონდეთ სფერული ფორმები, სადაც ℓ = 0, პოლარული ფორმები, სადაც ℓ = 1 და სამყურალის ფორმები, სადაც ℓ = 2. სამყურას ფოთლის ფორმა, რომელსაც აქვს ზედმეტი ფურცელი, განისაზღვრება ℓ = 3-ით. ორბიტალებს შეიძლება ჰქონდეთ უფრო რთული ფორმები დამატებითი ფურცლებით. კუთხოვან კვანტურ რიცხვებს შეიძლება ჰქონდეს ნებისმიერი მთელი რიცხვი 0-სა და n-1-ს შორის, ორბიტალის ფორმის აღსაწერად. როდესაც არსებობს ქვე ორბიტალები, ან ქვე-ჭურვები, ასო წარმოადგენს თითოეულ ტიპს: "s" ℓ = 0, "p" ℓ = 1, "d" ℓ = 2 და "f" ℓ = 3. ორბიტალებს შეიძლება ჰქონდეთ მეტი ქვე-გარსი, რის შედეგადაც უფრო დიდი კუთხოვანი კვანტური რიცხვია. რაც უფრო დიდია ქვე-გარსის მნიშვნელობა, მით უფრო ენერგიულია იგი. როდესაც ℓ = 1 და n = 2, ქვე-გარსი არის 2p, რადგან ნომერი 2 წარმოადგენს მთავარ კვანტურ რიცხვს, ხოლო p წარმოადგენს ქვე-გარსს.

მაგნიტური კვანტური რიცხვი, ან "m", აღწერს ორბიტალურ ორიენტაციას, რომელიც ემყარება მის ფორმას (ℓ) და ენერგიას (n). განტოლებებში დაინახავთ მაგნიტურ კვანტურ რიცხვს, რომელსაც ახასიათებს მცირე ასო M, ანაბეჭდი ℓ, m_ {ℓ}, რომელიც გიჩვენებთ ორბიტალების ორიენტაციის ქვე-დონეს. პურდუის უნივერსიტეტში აცხადებენ, რომ მაგნიტური კვანტური რიცხვი გჭირდებათ ნებისმიერი ფორმისთვის, რომელიც არ არის სფერო, სადაც ℓ = 0, რადგან სფეროებს მხოლოდ ერთი ორიენტაცია აქვთ. მეორეს მხრივ, ორბიტალის "ფურცლებს" სამყურას ან პოლარული ფორმის მქონე შეიძლება ჰქონდეს სხვადასხვა მიმართულება, მაგნიტური კვანტური რიცხვი კი მიანიშნებს, თუ რომელ მხარეს არიან ისინი. თანმიმდევრული პოზიტიური ინტეგრალური რიცხვების ნაცვლად, მაგნიტურ კვანტურ რიცხვს შეიძლება ჰქონდეს -2, -1, 0, +1 ან +2 ინტეგრალური მნიშვნელობები. ეს მნიშვნელობები ქვე-ჭურვებს ყოფს ცალკეულ ორბიტალებად, რომლებიც ელექტრონებს ატარებენ. გარდა ამისა, თითოეულ ქვე-გარსს აქვს 2ℓ + 1 ორბიტალი. ამიტომ, ქვე-გარსი s, რომელიც ტოლია კუთხოვანი კვანტური რიცხვის 0, აქვს ერთი ორბიტალი: (2x0) + 1 = 1. ქვე-გარსი d, რომელიც უდრის კუთხოვან კვანტურ რიცხვს 2, ექნება ხუთი ორბიტალი: (2x2) + 1 = 5.

პაულის გამორიცხვის პრინციპი ამბობს, რომ ორ ელექტრონს არ შეიძლება ჰქონდეს იგივე n, the, m ან s იგივე მნიშვნელობები. ამიტომ, მხოლოდ ორ ელექტრონს შეუძლია იყოს ერთ ორბიტალში. როდესაც ერთ ორბიტალში ორი ელექტრონია, ისინი უნდა ტრიალებენ საპირისპირო მიმართულებით, რადგან ქმნიან მაგნიტურ ველს. დატრიალებული კვანტური რიცხვი ან s არის მიმართულება, რომელსაც ელექტრონი ტრიალებს. განტოლებაში შეგიძლიათ იხილოთ ეს რიცხვი, რომელიც წარმოდგენილია მცირე m და ქვედანაწერი მცირე ასო s, ან m_ {s}. ვინაიდან ელექტრონს მხოლოდ ორი მიმართულებით შეუძლია ტრიალი - საათის ისრის ან საწინააღმდეგოდ - რიცხვები, რომლებიც წარმოადგენს s არის +1/2 ან -1/2. მეცნიერებმა შეიძლება ტრიალს მოიხსენიონ როგორც "ზემოთ", როდესაც ის საათის ისრის საწინააღმდეგოა, რაც ნიშნავს, რომ ტრიალის კვანტური რიცხვი +1/2ა. როდესაც ტრიალი "დაბლაა", მას აქვს m_ {s} - ის -1/2 მნიშვნელობა.