Kvantetall er verdier som beskriver energien eller den energiske tilstanden til et atoms elektron. Tallene indikerer et elektrons spinn, energi, magnetisk moment og vinkelmoment. I følge Purdue University kommer kvantetall fra Bohr-modellen, Schrödingers Hw = Ew-bølgeligning, Hunds regler og Hund-Mulliken orbitalteori. For å forstå kvantetallene som beskriver elektronene i et atom, er det nyttig å være kjent med de relaterte fysikk- og kjemiske begrepene og prinsippene.
Hovedkvantumnummer
Elektroner spinner i atomskall som kalles orbitaler. Karakterisert av "n", identifiserer hovedkvantetallet avstanden fra kjernen til et atom til et elektron, størrelsen på orbital og det azimutale vinkelmomentet, som er det andre kvantetallet representert med "ℓ." Hovedkvantetallet også beskriver energien til en bane når elektroner er i en konstant bevegelsestilstand, har motsatte ladninger og tiltrekkes av cellekjernen. Orbitaler der n = 1 er nærmere kjernen til et atom enn de der n = 2 eller et høyere tall. Når n = 1, er et elektron i jordtilstand. Når n = 2 er orbitalene i en eksitert tilstand.
Kantet kvantetall
Representeres av “ℓ”, det kantete, eller azimutale, kvantetallet identifiserer formen til en bane. Det forteller deg også hvilket suborbital eller atomskalllag du kan finne et elektron i. Purdue University sier at orbitaler kan ha sfæriske former der ℓ = 0, polære former hvor ℓ = 1 og kløverbladformer der ℓ = 2. En kløverbladform som har et ekstra kronblad er definert av ℓ = 3. Orbitaler kan ha mer komplekse former med flere kronblader. Vinkelkvantetall kan ha et hvilket som helst heltall mellom 0 og n-1 for å beskrive formen til en bane. Når det er underorbitaler, eller underskjell, representerer en bokstav hver type: “s” for ℓ = 0, “p” for ℓ = 1, “d” for ℓ = 2 og “f” for ℓ = 3. Orbitaler kan ha flere underskjell som resulterer i et større kantet kvantetall. Jo større verdien på underskallet er, jo mer energisk er det. Når ℓ = 1 og n = 2, er underskallet 2p da tallet 2 representerer hovedkvantetallet og p representerer underskallet.
Magnetisk kvantetall
Det magnetiske kvantetallet, eller "m", beskriver en baneorientering basert på dens form (ℓ) og energi (n). I ligninger ser du det magnetiske kvantetallet preget av små bokstaver M med et underskrift ℓ, m_ {ℓ}, som forteller deg retningen til orbitalene innenfor et undernivå. Purdue University sier at du trenger magnetisk kvantetall for enhver form som ikke er en sfære, der ℓ = 0, fordi kuler bare har en retning. På den annen side kan "kronbladene" til en bane med kløverblad eller polar form møte forskjellige retninger, og det magnetiske kvantetallet forteller hvilken vei de vender mot. I stedet for å ha sammenhengende positive integraltall, kan et magnetisk kvantetall ha integrerte verdier på -2, -1, 0, +1 eller +2. Disse verdiene deler underskjell i individuelle orbitaler som bærer elektronene. I tillegg har hvert underskall 2ℓ + 1 orbitaler. Derfor har sub-shell s, som tilsvarer det kantede kvantetallet 0, en bane: (2x0) + 1 = 1. Underskall d, som tilsvarer vinkelkvantetallet 2, vil ha fem orbitaler: (2x2) + 1 = 5.
Spinnkvantumnummer
Pauli-utelukkelsesprinsippet sier at ingen elektroner kan ha de samme n-, ℓ-, m- eller s-verdiene. Derfor kan bare maksimalt to elektroner være i samme bane. Når det er to elektroner i samme bane, må de spinne i motsatt retning, ettersom de lager et magnetfelt. Spinnkvantantallet, eller s, er retningen som et elektron spinner. I en ligning kan du se dette tallet representert med små bokstaver m og små bokstaver s, eller m_ {s}. Siden et elektron bare kan spinne i en av to retninger - med eller mot klokken - er tallene som representerer s +1/2 eller -1/2. Forskere kan referere til spinnet som "opp" når det er mot klokken, noe som betyr at spinnkvantumet er +1/2. Når sentrifugeringen er "nede", har den en m_ {s} -verdi på -1/2.