Како пронаћи број орбитала на сваком енергетском нивоу

Енергетски нивои и орбитале помажу у описивању електронске структуре атома. Они одређују како су електрони распоређени у атомима, а опис таквих енергија изведен је из квантне теорије.

Квантна теорија претпоставља да атоми могу постојати само у одређеним енергетским стањима. Ако атом или електрон корелацијом промени стање, он апсорбује или емитује количину енергије једнаку енергетској разлици између стања.

Емитована или апсорбована енергија квантизована је; то је енергија коју карактерише одређене износе. Ова дозвољена енергетска стања могу се описати скуповима бројева који се називају квантни бројеви.

Распоред електрона у атому може се описати са четири квантна броја: н, л, м__л_ и М_с. Они се односе на ниво енергије, подљуске електрона, смер орбите и спин.

Први квантни број је означен са н и главни је ниво енергије.

Главна дефиниција нивоа енергије посматрачу говори величину орбитале и одређује енергију. Повећање у н је повећање енергије, а то такође значи да је електрон даље од језгра.

Први квантни број може имати само интегралне вредности, почев од 1; н = 1, 2, 3, 4... Сваки ниво енергије такође одговара слову: н = 1 (К), 2 (Л), 3 (М), 4 (Н) ...

Да бисте израчунали количину орбитала из главног квантног броја, користите н². Постоје н² орбитале за сваки ниво енергије. За н = 1, постоји 1² или једна орбитала. За н = 2 постоје 2² или четири орбитале. За н = 3 постоји девет орбитала, за н = 4 постоји 16 орбитала, за н = 5 постоји 5² = 25 орбитала, и тако даље.

Да би се израчунао максималан број електрона у сваком нивоу енергије, формула 2н² може се користити, где н је главни ниво енергије (први квантни број). На пример, ниво енергије 1, 2 (1)² израчунава на два могућа електрона која ће се уклопити у први ниво енергије.

Други квантни број означава поднивое и означен је словом л. Овај квантни број означава електро љуске и општи облик електронског облака.

Прва два квантна броја су повезана. За било који дати н, л може да преузме било који интеграл који започиње са 0 до највише (н – 1); л = 0, 1, 2, 3 ...

Квантни нивои, л = 0, 1, 2, 3 одговарају електронским подљускама с, п, д, ф, респективно. Облик с је сферни, п је осмица, а д и ф орбитале су сложенијег дизајна, углавном укључујући орбитале у облику детелине.

Свака електронска подљуска може садржати одређену количину електрона, с = 2, п = 6, д = 10 и ф = 14.

Трећи квантни број м__л_, означава како је облак електрона усмерен у свемиру.

Овај квантни број може имати било коју интегралну вредност, укључујући 0, између л и -л (други квантни број), или, м__л = _л... 2, 1, 0, -1, -2... -л

За л = 0, постоји само 1 м__л вредност, такође 0. Садржи само једну орбиталу. За п орбиталу, м_л_ = 1, 0, -1. Ово одговара три п орбитале у три различита правца, стр_Иксстр_г.стр_з, што одговара тродимензионалној оси к, и и з.

Четврти квантни број означава окретање у смеру казаљке на сату или у супротном смеру казаљке на сату.

Електрон је наелектрисана честица која се врти око осе и због тога има магнетна својства. Овај квантни број није повезан са н, л, м_л, и може имати само две могуће вредности: +1/2 или -1/2.

Додавање четвртог квантног броја омогућава електронима да се попуне у орбитале без кршења Паули принципа искључења. Ово наводи да ни један електрон не може имати исти скуп од четири квантна броја.

Подсетимо се да проналажење количине орбитала у нивоу енергије може да се изведе помоћу формуле н². За ниво енергије 3, н = (3)² или девет орбитала.

Потпунији прорачун може се извршити коришћењем података из горњих квантних бројева. За н = 3, вредности л може се додати. За л = 0, постоји само једна орбитала, м_л = 0. За л = 1, постоје три вредности (м_л = -1, 0 или +1). За л = 2, постоји пет могућих вредности (м_л = −2, −1, 0, +1 или +2). Дакле, додавање могућности даје укупно 1 + 3 + 5 = 9 орбитала.