Aprakstiet četrus kvantu skaitļus, kas izmantoti, lai raksturotu elektronu atomā

Kvantu skaitļi ir vērtības, kas raksturo atoma elektrona enerģiju vai enerģētisko stāvokli. Skaitļi norāda elektrona griezienu, enerģiju, magnētisko momentu un leņķisko momentu. Saskaņā ar Purdue universitātes datiem, kvantu skaitļi nāk no Bora modeļa, Šrēdingera Hw = Ew viļņu vienādojuma, Hunda likumiem un Hunda-Mullikena orbitālās teorijas. Lai saprastu kvantu skaitļus, kas raksturo elektronus atomā, ir noderīgi pārzināt saistītos fizikas un ķīmijas terminus un principus.

Elektroni griežas atomu apvalkos, kurus sauc par orbitālēm. Raksturots ar “n”, galvenais kvantu skaitlis identificē attālumu no atoma kodola līdz elektronam, orbitālo un azimutālo leņķisko impulsu, kas ir otrais kvantu skaitlis, ko attēlo "ℓ". Arī galvenais kvantu skaitlis apraksta orbitāles enerģiju, jo elektroni atrodas nemainīgā kustības stāvoklī, tiem ir pretēji lādiņi un tos piesaista kodols. Orbītas, kur n = 1, ir tuvāk atoma kodolam nekā tās, kur n = 2 vai lielāks skaitlis. Kad n = 1, elektrons atrodas pamatstāvoklī. Kad n = 2, orbitāles atrodas ierosinātā stāvoklī.

Ar “ℓ” apzīmētais leņķiskais vai azimutālais kvantu skaitlis identificē orbitāles formu. Tas arī stāsta, kurā suborbitālajā jeb atomu apvalka slānī jūs varat atrast elektronu. Purdue universitāte saka, ka orbitālēm var būt sfēriskas formas, kur ℓ = 0, polāras formas, kur ℓ = 1, un āboliņa lapas, kur ℓ = 2. Āboliņa lapas formu, kurai ir papildu ziedlapa, nosaka ar ℓ = 3. Orbitalām var būt sarežģītākas formas ar papildu ziedlapiņām. Leņķveida kvantu skaitļiem var būt jebkurš vesels skaitlis no 0 līdz n-1, lai aprakstītu orbitāles formu. Ja ir apakštelpas vai apakššāviņi, burts apzīmē katru tipu: “s” - ℓ = 0, “p” - ℓ = 1, “d” - ℓ = 2 un “f” - ℓ = 2. Orbitālēs var būt vairāk apakškorpusu, kuru rezultātā iegūst lielāku leņķisko kvantu skaitli. Jo lielāka ir apakškorpusa vērtība, jo tā ir enerģiskāka. Ja ℓ = 1 un n = 2, apakškorpusa vērtība ir 2p, jo skaitlis 2 apzīmē galveno kvantu skaitli un p apzīmē apakškorpusu.

Magnētiskais kvantu skaitlis jeb "m" raksturo orbitāles orientāciju, kuras pamatā ir tās forma (ℓ) un enerģija (n). Vienādojumos jūs redzēsiet magnētisko kvantu skaitli, ko raksturo mazais burts M ar apakškopu ℓ, m_ {ℓ}, kas norāda orbitāļu orientāciju apakšlīmenī. Purdue universitāte norāda, ka jums ir nepieciešams magnētiskais kvantu skaitlis jebkurai formai, kas nav sfēra, kur ℓ = 0, jo sfērām ir tikai viena orientācija. No otras puses, orbitāles ar āboliņa lapas vai polāra formu "ziedlapiņas" var vērst dažādus virzienus, un magnētiskais kvantu skaitlis norāda, uz kuru pusi viņi ir vērsti. Tā vietā, lai būtu secīgi pozitīvi integrālie skaitļi, magnētiskā kvantu skaitļa integrālās vērtības var būt -2, -1, 0, +1 vai +2. Šīs vērtības sadala apakškorpusus atsevišķās orbitālēs, kas pārvadā elektronus. Turklāt katrā apakškorpusā ir 2ℓ + 1 orbitāles. Tāpēc apakškorpusam s, kas ir vienāds ar leņķa kvantu skaitli 0, ir viena orbitāle: (2x0) + 1 = 1. Apakškorpusam d, kas ir vienāds ar leņķa kvantu skaitli 2, būtu piecas orbitāles: (2x2) + 1 = 5.

Pauli izslēgšanas princips saka, ka diviem elektroniem nevar būt vienādas n, ℓ, m vai s vērtības. Tāpēc vienā orbītā var atrasties ne vairāk kā divi elektroni. Kad vienā orbītā ir divi elektroni, tiem jāgriežas pretējos virzienos, jo tie rada magnētisko lauku. Spina kvantu skaitlis jeb s ir virziens, kurā griežas elektrons. Vienādojumā šo skaitli var redzēt ar mazo burtu m un apakšraksta mazo burtu s vai m_ {s}. Tā kā elektrons var griezties tikai vienā no diviem virzieniem - pulksteņrādītāja kustības virzienā vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam - skaitļi, kas apzīmē s, ir +1/2 vai -1/2. Zinātnieki var vērst griezienu kā "uz augšu", kad tas ir pretēji pulksteņrādītāja kustības virzienam, kas nozīmē, ka griešanās kvantu skaitlis ir +1/2. Kad grieziens ir "uz leju", tā m_ {s} vērtība ir -1/2.