Her Enerji Seviyesindeki Yörünge Sayısı Nasıl Bulunur?

Enerji seviyeleri ve yörüngeler, bir atomun elektronik yapısını tanımlamaya yardımcı olur. Elektronların atomlar içinde nasıl düzenlendiğini belirtirler ve bu tür enerjilerin tanımı kuantum teorisinden türetilir.

Kuantum teorisi, atomların yalnızca belirli enerji durumlarında var olabileceğini varsayar. Bir atom veya bir elektron korelasyon yoluyla durum değiştirirse, durumlar arasındaki enerji farkına eşit miktarda enerji emer veya yayar.

Yayılan veya emilen enerji kuantize edilir; ile karakterize edilen enerjidir kesin miktarlar. Bu izin verilen enerji durumları, kuantum sayıları adı verilen sayı kümeleriyle tanımlanabilir.

Bir elektronun bir atomdaki düzeni şu şekilde tanımlanabilir: dört kuantum sayısı: n, ben, m__ben_ ve M_s. Bunlar sırasıyla enerji seviyesi, elektron alt kabukları, yörünge yönü ve dönüş ile ilgilidir.

İlk kuantum sayısı ile belirlenir n ve ana enerji seviyesidir.

Temel enerji seviyesi tanımı, gözlemciye yörüngenin boyutunu söyler ve enerjiyi belirler. bir artış

İlk kuantum sayısı yalnızca 1 ile başlayan integral değerleri alabilir; n = 1, 2, 3, 4... Her enerji seviyesi de bir harfe karşılık gelir: n = 1 (K), 2 (L), 3 (M), 4 (N) ...

Ana kuantum sayısından orbitallerin miktarını hesaplamak için şunu kullanın: n². n var² Her enerji seviyesi için yörüngeler. n için = 1, 1 var² veya bir yörünge. n = 2 için 2 tane var² veya dört yörünge. İçin n = 3 için dokuz yörünge vardır n = 4 için 16 yörünge vardır n = 5 5 tane var² = 25 orbital vb.

Her enerji seviyesindeki maksimum elektron sayısını hesaplamak için formül 2n² nerede kullanılabilir n ana enerji seviyesidir (ilk kuantum sayısı). Örneğin, enerji seviyesi 1, 2(1)² ilk enerji düzeyine uyan iki olası elektronu hesaplar.

İkinci kuantum sayısı alt seviyeleri belirtir ve harfle belirtilir. ben. Bu kuantum sayısı, elektron alt kabuklarını ve elektron bulutunun genel şeklini belirtir.

İlk iki kuantum sayısı ilişkilidir. Herhangi bir verilen için n, ben 0 ile başlayan herhangi bir integrali maksimum (n – 1); ben = 0, 1, 2, 3 ...

kuantum seviyeleri, ben = 0, 1, 2, 3 sırasıyla s, p, d, f elektron alt kabuklarına karşılık gelir. s'nin şekli küreseldir, p, sekiz şeklindedir ve d ve f orbitalleri, çoğunlukla yonca şeklindeki orbitalleri içeren daha karmaşık bir tasarıma sahiptir.

Her elektron alt kabuğu belirli miktarda elektron içerebilir, s = 2, p = 6, d = 10 ve f = 14.

Üçüncü kuantum sayısı m__ben_, elektron bulutunun uzayda nasıl yönlendirildiğini gösterir.

Bu kuantum sayısı, 0 dahil olmak üzere herhangi bir integral değerine sahip olabilir. ben ve -ben (ikinci kuantum sayısı) veya, m__ben = _l... 2, 1, 0, -1, -2... -ben

İçin ben = 0, sadece 1 m_ var_ben değer, ayrıca 0. Bu sadece bir yörünge içerir. p yörüngesi için, m_ben_ = 1, 0, -1. Bu, üç farklı yöndeki üç p orbitaline karşılık gelir, p_x, p_y, p_z, üç boyutlu x, y ve z eksenine karşılık gelir.

Dördüncü kuantum sayısı, saat yönünde veya saat yönünün tersine dönüşü belirtir.

Elektron, bir eksen üzerinde dönen yüklü bir parçacıktır ve bu nedenle manyetik özelliklere sahiptir. Bu kuantum sayısı n ile ilgili değildir, ben, m_ben, ve yalnızca iki olası değere sahip olabilir: +1/2 veya -1/2.

Dördüncü kuantum sayısının eklenmesi, elektronların Pauli dışlama ilkesini bozmadan orbitalleri doldurmasına izin verir. Bu, hiçbir iki elektronun aynı dört kuantum sayısına sahip olamayacağını belirtir.

Bir enerji seviyesindeki orbitallerin miktarını bulmanın formülle elde edilebileceğini hatırlayın. n². Enerji seviyesi 3 için, n = (3)² veya dokuz yörünge.

Yukarıdaki kuantum sayılarından elde edilen bilgiler kullanılarak daha tamamlanmış bir hesaplama yapılabilir. İçin n = 3, değerleri ben eklenebilir. İçin ben = 0, sadece bir yörünge var, m_ben = 0. İçin ben = 1, üç değer vardır (m_ben = -1, 0 veya +1). İçin ben = 2, beş olası değer vardır (m_ben = -2, -1, 0, +1 veya +2). Yani olasılıkları eklemek toplamda 1 + 3 + 5 = 9 orbital verir.