Apibūdinkite keturis kvantinius skaičius, naudojamus atomo elektronui apibūdinti

Kvantiniai skaičiai yra vertės, apibūdinančios atomo elektrono energiją arba energetinę būseną. Skaičiai rodo elektrono sukimąsi, energiją, magnetinį momentą ir kampinį momentą. Pasak Purdue universiteto, kvantiniai skaičiai kilę iš Bohro modelio, Schrödingerio Hw = Ew bangos lygties, Hundo taisyklių ir Hundo-Mullikeno orbitinės teorijos. Norint suprasti kvantinius skaičius, apibūdinančius elektronus atome, naudinga susipažinti su susijusiais fizikos ir chemijos terminais bei principais.

Elektronai sukasi atominėse kriauklėse, vadinamose orbitalėmis. Būdingas „n“, pagrindinis kvantinis skaičius nurodo atstumą nuo atomo branduolio iki elektrono, orbitą ir azimutinį kampinį impulsą, kuris yra antrasis kvantinis skaičius, kurį žymi „ℓ“. Pagrindinis kvantinis skaičius taip pat apibūdina orbitos energiją, nes elektronai yra pastovaus judėjimo būsenoje, turi priešingus krūvius ir juos traukia branduolys. Orbitos, kur n = 1, yra arčiau atomo branduolio, nei tos, kuriose n = 2 arba didesnis skaičius. Kai n = 1, elektronas yra pagrindinėje būsenoje. Kai n = 2, orbitos yra sužadintos būsenos.

„ℓ“ žymimas kampinis arba azimutinis kvantinis skaičius identifikuoja orbitos formą. Tai taip pat nurodo, kuriame suborbitaliniame arba atominiame apvalkalo sluoksnyje galite rasti elektroną. Purdue universitetas teigia, kad orbitos gali turėti sferines formas, kur ℓ = 0, polines, kur ℓ = 1, ir dobilų lapus, kur ℓ = 2. Dobilo lapo forma, turinti papildomą žiedlapį, yra apibrėžta ℓ = 3. Orbitalos gali būti sudėtingesnės formos su papildomais žiedlapiais. Kampiniai kvantiniai skaičiai gali turėti bet kurį skaičių nuo 0 iki n-1, kad apibūdintų orbitos formą. Kai yra subbridžų arba kriauklių, raidė reiškia kiekvieną tipą: „s“ - ℓ = 0, „p“ - ℓ = 1, „d“ - ℓ = 2 ir „f“ - ℓ = 3. Orbitos gali turėti daugiau dalelių, dėl kurių kampinis kvantinis skaičius bus didesnis. Kuo didesnė dalinio apvalkalo vertė, tuo jis energingesnis. Kai ℓ = 1 ir n = 2, antrinis apvalkalas yra 2p, nes skaičius 2 žymi pagrindinį kvantinį skaičių, o p reiškia antrinį apvalkalą.

Magnetinis kvantinis skaičius arba „m“ apibūdina orbitos orientaciją, pagrįstą jos forma (ℓ) ir energija (n). Lygtyse pamatysite magnetinį kvantinį skaičių, apibūdinamą mažąja raide M, su indeksu ℓ, m_ {ℓ}, kuris nurodo orbitalių orientaciją poskyryje. Purdue universitetas teigia, kad jums reikia magnetinio kvantinio skaičiaus bet kuriai formai, kuri nėra sfera, kur ℓ = 0, nes sferos turi tik vieną orientaciją. Kita vertus, dobilo lapo ar poliarinės formos orbitos „žiedlapiai“ gali būti nukreipti į skirtingas puses, o magnetinis kvantinis skaičius nurodo, į kurią pusę jie susiduria. Užuot turėję nuoseklius teigiamus integralinius skaičius, magnetinio kvantinio skaičiaus integralinės vertės gali būti -2, -1, 0, +1 arba +2. Šios vertės padalija korpusus į atskiras orbitales, kurios neša elektronus. Be to, kiekviename apvalkale yra 2ℓ + 1 orbitos. Todėl dalinis apvalkalas s, lygus kampiniam kvantiniam skaičiui 0, turi vieną orbitą: (2x0) + 1 = 1. Korpusas d, lygus kampiniam kvantiniam skaičiui 2, turėtų penkias orbitales: (2x2) + 1 = 5.

Pauli išskyrimo principas sako, kad jokie du elektronai negali turėti vienodų n, ℓ, m ar s reikšmių. Todėl toje pačioje orbitoje gali būti ne daugiau kaip du elektronai. Kai toje pačioje orbitoje yra du elektronai, jie turi suktis priešingomis kryptimis, nes sukuria magnetinį lauką. Sukimosi kvantinis skaičius arba s yra kryptis, kuria sukasi elektronas. Lygtyje galite pamatyti šį skaičių, kurį žymi mažoji m ir apatinė mažoji raidė s arba m_ {s}. Kadangi elektronas gali suktis tik viena iš dviejų krypčių - pagal laikrodžio rodyklę arba prieš laikrodžio rodyklę - skaičiai, kurie reiškia s, yra +1/2 arba -1/2. Mokslininkai gali vadinti sukimąsi „aukštyn“, kai jis yra prieš laikrodžio rodyklę, o tai reiškia, kad sukimo kvantinis skaičius yra +1/2. Kai sukimas yra „žemyn“, jo m_ {s} vertė yra -1/2.