Kvanttilukujen määritelmä

Candela Rocío Barbisan | joulukuuta 2021
Kemian insinööri

Kvanttiluvut ovat joukko numeroita, joita edustavat kirjaimet, jotka riippuvat numeron sijainnista elektroni johon ne viitataan, ota erilainen arvot mahdollisen alueen sisällä. Nyt ollaan menossa kuvata jokainen niistä ja näemme esimerkkejä siitä, kuinka niitä sovelletaan sen elektronin mukaan, jonka haluamme nimetä.

Pääkvanttiluku ("n")

Se liittyy läheisesti Energiaa mitä elektronilla on. Mitä suurempi "n", sitä suurempi on energia, koska tämä luku liittyy kiertoradan kokoon. Matemaattisesti se kertoo ajanjakson, jossa elektroni sijaitsee, ja kuten tiedämme elektronin elementtien elektronisista konfiguraatioista. Jaksollinen järjestelmä, niitä on fyysisesti jopa seitsemän tasot energiasta. Siksi "n" voi vaihdella yhdestä seitsemään riippuen etäisyys johon atomin elektroni sijaitsee.

Toissijainen tai atsimutaalinen kvanttiluku ("ℓ")

Tämä numero sallii tunnistaa energian alataso, jolla elektroni on käytössä, joten jälleen kerran, mitä suurempi atsimuuttikvanttiluku, sitä suurempi energia elektronilla on. Matemaattisesti "ℓ" edustaa alatasoja "s", "p", "d" ja "f", joilla tunnistamme jaksollisen järjestelmän elementtien elektronikonfiguraatiot. Siksi se voi ottaa arvoja, jotka vaihtelevat nolla ("n" -1) asti, missä "n" on pääkvanttiluku.

Esimerkiksi jos n = 1, niin ℓ voi olla vain nolla, koska se vastaa energia-alitasoa "s". Jos taas n = 2, ℓ voi arvostaa sekä nollaa että ykköstä, koska voimme viitata alitason "s" tai alitason "p" elektroniin. Tällä tavalla tunnistamme: ℓ = 0 energian alatasolle "s", ℓ = 1 energian alatasolle "p", ℓ = 2 energian alatasolle "d" ja ℓ = 3 energian alatasolle "f".

On huomattava, että "n":n mukaan energiaalatasot "s", "p", "d" ja "f" voivat lisätä orbitaaleja ja siten sisältää enemmän elektroneja. Esimerkiksi, kun n = 1, ℓ = 0 yhdellä "s"-alitasolla ja yhdellä orbitaalilla, joka voi sisältää kaksi elektronia. Jos n = 2, ℓ = 0 alitasolla "s" tai ℓ = 1 alitasolla "p", joka voi sisältää kolme orbitaalia ja sisältää kuusi elektronia.

Jos n = 3, ℓ = 0 alitasolla "s" tai ℓ = 1 alitasolla "p", joka voi sisältää kolme orbitaalia ja mahtuu kuusi elektronia tai ℓ = 2 alatasolla "d", joka voi sisältää viisi kiertorataa ja mahtuu kymmenen elektroneja.

Lopuksi, jos n = 4, ℓ = 0 alitasolla "s" tai ℓ = 1 alitasolla "p", joka voi sisältää kolme orbitaalia ja sisältää kuusi elektronia tai ℓ = 2 alitaso "d", joka voi sisältää viisi kiertorataa ja sisältää kymmenen elektronia, tai ℓ = 3 alitasolla "f", joka voi sisältää seitsemän kiertorataa ja talon neljätoista elektroneja.

Jos haluaisimme esittää nämä kiertoradat avaruudessa, niiden muoto olisi jotain seuraavanlaista:

Kuva: Chemistry God

Magneettinen kvanttiluku ("m")

Se liittyy kiertoradan orientaatioon avaruudessa ja liittyy kunkin alitason kiertoradan määrään. Siksi sen käyttämä arvo vaihtelee välillä "-ℓ" - "ℓ". Esimerkiksi arvolle ℓ = 1 alitaso "p" sisältää enintään 3 kiertorataa, joten "m" saa arvot, kuten -1, 0 tai 1. Vastaavasti, kun ℓ = 2 alitaso "d" sisältää enintään 5 kiertorataa, joten "m" voi olla: -2, -1, 0, 1 tai 2. Vastaavasti se täydennetään arvolle ℓ = 0 tai ℓ = 4.

Pyörimiskvanttiluku ("s")

Liittyvät elektronin magneettisiin ominaisuuksiin ja ne auttavat tunnistamaan elektronin pyörimissuunnan elektroneja, jotka sijaitsevat samalla kiertoradalla, koska jokaisella niistä on eri merkki. Siksi "s" voi saada arvon +1/2 tai -1/2.

Otetaan esimerkkinä kloori kvanttilukujen tunnistamiseksi sen elektroneissa, jotka sijaitsevat viimeisellä energiatasolla. Tätä varten meidän on tiedettävä sen elektroninen kokoonpano, joka on: 1s² 2s² 2 p⁶3s²3p⁵. Viimeisen tason elektronit ovat ne, jotka sijaitsevat tasolla 3, joten: n = 3. Sitten ℓ = 0 tai ℓ = 1 elektroneille, jotka sijaitsevat alatasoilla "s" tai "p".

Nyt, ℓ = 0 (3s²), m = 0 ja s on +1/2 ja -1/2 vastaavasti kussakin siihen sijoitetussa elektronissa. Jos ℓ = 1 (3p⁵), m = -1,0,1, kun taas s: n arvo on +1/2 ja -1/2 kussakin siihen sijoitetussa elektronissa, kun m = -1 ja 0, kun taas Orbitaali, joka on merkitty muotoon m = 1, ei ole täydellinen kahdella elektronilla, joten meidän on valittava s = +1/2 tai -1/2 sen mukaan, kumpi on sovittu.