Kvantnummer är värden som beskriver energin eller det energiska tillståndet hos en atoms elektron. Siffrorna indikerar en elektronns centrifugering, energi, magnetiska moment och vinkelmoment. Enligt Purdue University kommer kvantnummer från Bohr-modellen, Schrödingers Hw = Ew-vågekvation, Hunds regler och Hund-Mullikens orbitalteori. För att förstå kvantnummer som beskriver elektronerna i en atom, är det bra att känna till relaterade fysik och kemi termer och principer.
Huvudkvantnummer
Elektroner snurrar i atomskal som kallas orbitaler. Karaktäriserat med "n" identifierar det huvudsakliga kvantummet avståndet från en atoms kärna till en elektron, storleken på orbital och det azimutala vinkelmomentet, vilket är det andra kvantantalet som representeras av "ℓ." Huvudkvantantalet också beskriver energin i ett omlopp då elektroner befinner sig i ett konstant rörelsetillstånd, har motsatta laddningar och attraheras av kärna. Orbitaler där n = 1 är närmare kärnan i en atom än de där n = 2 eller ett högre tal. När n = 1 är en elektron i jordläge. När n = 2 är orbitalerna i ett exciterat tillstånd.
Vinkelkvanttal
Representeras av "ℓ", det vinkelformiga eller azimutala, kvantantalet identifierar formen på en orbital. Det berättar också vilket suborbital eller atomskallager du kan hitta en elektron i. Purdue University säger att orbitaler kan ha sfäriska former där ℓ = 0, polära former där ℓ = 1 och klöverbladformer där ℓ = 2. En klöverbladform som har ett extra kronblad definieras av ℓ = 3. Orbitaler kan ha mer komplexa former med ytterligare kronblad. Vinkelkvanttal kan ha vilket heltal som helst mellan 0 och n-1 för att beskriva formen på en orbital. När det finns sub-orbitaler eller sub-skal representerar en bokstav varje typ: “s” för ℓ = 0, “p” för ℓ = 1, “d” för ℓ = 2 och “f” för ℓ = 3. Orbitaler kan ha fler underskal som resulterar i ett större vinkelkvantantal. Ju större värdet på underskalet, desto mer energiskt är det. När ℓ = 1 och n = 2 är sub-skalet 2p eftersom siffran 2 representerar huvudkvantantalet och p representerar sub-shell.
Magnetiskt kvantnummer
Det magnetiska kvantantalet, eller "m", beskriver en omloppsorientering baserat på dess form (ℓ) och energi (n). I ekvationer ser du det magnetiska kvantantalet som kännetecknas av små bokstäver M med ett underskrift ℓ, m_ {ℓ}, som berättar orienteringen av orbitalerna inom en undernivå. Purdue University säger att du behöver det magnetiska kvantantalet för alla former som inte är en sfär, där ℓ = 0, eftersom sfärer bara har en orientering. Å andra sidan kan "kronbladen" på en orbital med klöverblad eller polär form möta olika riktningar, och det magnetiska kvantantalet visar vilken väg de möter. I stället för att ha på varandra följande positiva integrtal kan ett magnetiskt kvantantal ha integrala värden på -2, -1, 0, +1 eller +2. Dessa värden delar delskal i enskilda orbitaler som bär elektronerna. Dessutom har varje underskal 2ℓ + 1 orbitaler. Därför har sub-shell s, som är lika med vinkelkvantantalet 0, en orbital: (2x0) + 1 = 1. Subskal d, som är lika med vinkelkvantantalet 2, skulle ha fem orbitaler: (2x2) + 1 = 5.
Spinnkvantantal
Pauli Exclusion Principle säger att inga två elektroner kan ha samma n, ℓ, m eller s värden. Därför kan endast högst två elektroner vara i samma omlopp. När det finns två elektroner i samma omlopp måste de snurra i motsatta riktningar, eftersom de skapar ett magnetfält. Snurrkvantantalet eller s är den riktning som en elektron snurrar. I en ekvation kan du se detta tal representerat av gemener m och små bokstäver s, eller m_ {s}. Eftersom en elektron bara kan snurra i en av två riktningar - medurs eller moturs - är siffrorna som representerar s +1/2 eller -1/2. Forskare kan hänvisa till snurret som "upp" när det är moturs, vilket innebär att snurrkvantantalet är +1/2. När centrifugeringen är "nere" har den m_ {s} -värdet -1/2.