Опишіть чотири квантові числа, що використовуються для характеристики електрона в атомі

Квантові числа - це значення, що описують енергію або енергетичний стан електрона атома. Цифри вказують на спін електрона, енергію, магнітний момент і кутовий момент. Згідно з Університетом Пердью, квантові числа походять від моделі Бора, хвильового рівняння Hw = Ew Шредінгера, правил Хунда та орбітальної теорії Хунда-Муллікена. Щоб зрозуміти квантові числа, що описують електрони в атомі, корисно ознайомитися з відповідними термінами та принципами фізики та хімії.

Електрони обертаються в атомних оболонках, які називаються орбіталями. Характеризуючись "n", головне квантове число визначає відстань від ядра атома до електрона, розмір орбітальний та азимутальний моменти імпульсу, що є другим квантовим числом, представленим "ℓ" Основне квантове число також описує енергію орбіталі, оскільки електрони перебувають у постійному русі, мають протилежні заряди і притягуються до ядро. Орбіталі, де n = 1, ближче до ядра атома, ніж ті, де n = 2 або більше число. Коли n = 1, електрон знаходиться в основному стані. Коли n = 2, орбіталі перебувають у збудженому стані.

У вигляді «by» кутове або азимутальне квантове число ідентифікує форму орбітали. Він також повідомляє вам, в якому суборбітальному або атомному шарі оболонки ви можете знайти електрон. Університет Пердью каже, що орбітали можуть мати сферичні форми, де ℓ = 0, полярні форми, де ℓ = 1, і форми конюшини, де ℓ = 2. Форма конюшини, що має зайву пелюстку, визначається як ℓ = 3. Орбітали можуть мати більш складні форми з додатковими пелюстками. Кутові квантові числа можуть мати будь-яке ціле число від 0 до n-1 для опису форми орбіталі. Коли існують субіорбіталі або підоболонки, буква представляє кожен тип: „s” для ℓ = 0, „p” для ℓ = 1, „d” для ℓ = 2 та „f” для ℓ = 3. На орбіталях може бути більше підоболонок, що призводить до збільшення кутового квантового числа. Чим більше значення суб-оболонки, тим вона більш напружена. Коли ℓ = 1 і n = 2, підоболонка дорівнює 2p, оскільки число 2 представляє головне квантове число, а p являє собою підоболонку.

Магнітне квантове число, або "m", описує орієнтацію орбіти на основі її форми (ℓ) та енергії (n). У рівняннях ви побачите магнітне квантове число, що характеризується малою літерою М з нижчим індексом ℓ, m_ {ℓ}, який повідомляє вам про орієнтацію орбіталей у межах рівня. Університет Пердю стверджує, що вам потрібно магнітне квантове число для будь-якої фігури, яка не є сферою, де ℓ = 0, оскільки сфери мають лише одну орієнтацію. З іншого боку, "пелюстки" орбіталі з конюшиновим або полярною формою можуть стикатися в різних напрямках, а магнітне квантове число говорить про те, в який бік вони стикаються. Замість того, щоб мати послідовні додатні цілі числа, магнітне квантове число може мати інтегральні значення -2, -1, 0, +1 або +2. Ці значення розбивають субоболонки на окремі орбіталі, що несуть електрони. Окрім того, кожна підземка має 2ℓ + 1 орбіталі. Отже, під оболонка s, яка дорівнює кутовому квантовому числу 0, має одну орбіталь: (2x0) + 1 = 1. Під оболонка d, яка дорівнює кутовому квантовому числу 2, мала б п'ять орбіталей: (2x2) + 1 = 5.

Принцип виключення Паулі говорить, що жоден два електрони не можуть мати однакові значення n, ℓ, m або s. Отже, на одній і тій же орбіталі можуть знаходитися максимум два електрони. Коли на одній орбіталі є два електрони, вони повинні обертатися в протилежних напрямках, оскільки створюють магнітне поле. Спінове квантове число, або s, є напрямком, в який спін обертається електрон. У рівнянні ви можете побачити це число, представлене малою літерою m та індексною малою літерою s, або m_ {s}. Оскільки електрон може обертатися лише в одному з двох напрямків - за годинниковою стрілкою або проти годинникової стрілки - числа, що представляють s, становлять +1/2 або -1/2. Вчені можуть називати спін "вгору", коли він проти годинникової стрілки, що означає, що квантове число спіна +1/2. Коли обертання "вниз", воно має значення m_ {s} -1/2.