Definition af kvantetal

Candela Rocío Barbisan | dec. 2021
Kemisk ingeniør

Kvantetal er et sæt tal repræsenteret af bogstaver, der afhængigt af positionen af elektron som de henvises til, tage forskelligt værdier inden for et muligt område. Nu skal vi til beskrive hver af dem, og vi vil se eksempler på, hvordan de anvendes i henhold til den elektron, vi ønsker at udpege.

Hovedkvantetal ("n")

Det er tæt forbundet med Energi som elektronen besidder. Jo højere "n", jo højere energi, da dette tal er relateret til størrelsen af ​​orbitalen. Matematisk fortæller den os den periode, hvor elektronen er placeret, og som vi ved fra de elektroniske konfigurationer af elementerne i Periodiske system, er der fysisk op til syv niveauer af energi. Derfor kan "n" variere fra et til syv afhængigt af afstand hvortil atomets elektron er placeret.

Sekundært eller azimutalt kvantetal ("ℓ")

Dette nummer tillader identificere energiunderniveauet, som elektronen optager, så igen, jo højere det azimutale kvantetal, jo højere energi har elektronen. Matematisk vil "ℓ" repræsentere underniveauerne "s", "p", "d" og "f", som vi identificerer elektronkonfigurationer af elementerne i det periodiske system. Derfor kan det tage værdier lige fra nul op til ("n" -1), hvor "n" er det primære kvantetal.

For eksempel, hvis n = 1, så kan ℓ kun være nul, da det svarer til energiunderniveauet "s". Hvorimod, hvis n = 2, kan ℓ værdien både nul og én, da vi kan henvise til en elektron på henholdsvis underniveauet "s" eller underniveauet "p". På denne måde identificerer vi: ℓ = 0 for energiunderniveau "s", ℓ = 1 for energiunderniveau "p", ℓ = 2 for energiunderniveau "d" og ℓ = 3 for energiunderniveau "f".

Det skal bemærkes, at ifølge "n" kan energiunderniveauerne "s", "p", "d" og "f" tilføje orbitaler og derfor indeholde flere elektroner. For eksempel ved n = 1, ℓ = 0 med et enkelt "s" underniveau og en enkelt orbital, der kan indeholde to elektroner. For n = 2 er ℓ = 0 med et underniveau "s" eller ℓ = 1 med et underniveau "p", der kan indeholde tre orbitaler og rumme seks elektroner.

For n = 3 er ℓ = 0 med et underniveau "s" eller ℓ = 1 med et underniveau "p", der kan indeholde tre orbitaler og rumme seks elektroner eller ℓ = 2 med underniveauet "d", der kan indeholde fem orbitaler og rumme ti elektroner.

Endelig, for n = 4, ℓ = 0 med et underniveau "s" eller ℓ = 1 med underniveauet "p", der kan indeholde tre orbitaler og rumme seks elektroner eller ℓ = 2 med underniveau "d", der kan indeholde fem orbitaler og rumme ti elektroner eller ℓ = 3 med underniveau "f", der kan indeholde syv orbitaler og huse fjorten elektroner.

Hvis vi ønskede at repræsentere disse orbitaler i rummet, ville deres form være noget i stil med følgende:

Img: ChemistryGod

Magnetisk kvantetal ("m")

Det er relateret til orbitalens orientering i rummet og er relateret til antallet af orbitaler, som hvert underniveau har. Derfor varierer den værdi, den tager, fra "-ℓ" til "ℓ". For eksempel, for ℓ = 1, indeholder underniveau "p" op til 3 orbitaler, så "m" erhverver værdier som -1, 0 eller 1. Tilsvarende for ℓ = 2 indeholder underniveau "d" op til 5 orbitaler, så "m" kan være: -2, -1, 0, 1 eller 2. På samme måde afsluttes det for ℓ = 0 eller ℓ = 4.

Spin kvantetal ("s")

Relateret til elektronens magnetiske egenskaber, og de tjener til at identificere rotationsretningen af elektroner, der er placeret inden for samme orbital, da hver af dem vil have et andet fortegn. Derfor kan "s" tage værdien af ​​+1/2 eller -1/2.

Lad os tage klor som et eksempel for at identificere kvantetal i dets elektroner, der er indeholdt i det sidste energiniveau. Til dette skal vi kende dens elektroniske konfiguration, som er: 1s² 2s² 2 P⁶3s²3 s⁵. Elektronerne på det sidste niveau er dem, der er placeret i niveau 3, så: n = 3. Derefter, ℓ = 0 eller ℓ = 1, for elektroner anbragt i henholdsvis underniveauer "s" eller "p".

Nu, for ℓ = 0 (3s²), m = 0 og s er henholdsvis +1/2 og -1/2 værd i hver af de elektroner, der er anbragt der. For ℓ = 1 (3 s⁵), m = -1,0,1, mens s er henholdsvis +1/2 og -1/2 værd i hver af de elektroner, der er anbragt der for m = -1 og 0, mens Orbital betegnet som m = 1 er ikke komplet med to elektroner, så vi skal vælge s = +1/2 eller -1/2, alt efter hvad der er valgt efter konventionen.