Définition des nombres quantiques

Les nombres quantiques sont un ensemble de nombres représentés par des lettres qui, selon la position du électron auxquels ils sont référés, prennent différentes valeurs dans une fourchette possible. Maintenant, nous allons décris chacun d'eux et nous verrons des exemples de leur application en fonction de l'électron que l'on veut désigner.

Nombre quantique principal ("n")

Il est étroitement lié à énergie que possède l'électron. Plus le « n » est élevé, plus l'énergie est élevée, car ce nombre est lié à la taille de l'orbitale. Mathématiquement, il nous indique la période où se trouve l'électron, et comme nous le savons d'après les configurations électroniques des éléments du Table périodique, il y a physiquement jusqu'à sept

niveaux d'énergie. Par conséquent, "n" peut varier de un à sept selon le distance auquel se trouve l'électron de l'atome.

Nombre quantique secondaire ou azimutal ("ℓ")

Ce numéro permet identifier le sous-niveau d'énergie que l'électron occupe, donc, encore une fois, plus le nombre quantique azimutal est élevé, plus l'énergie de l'électron est élevée. Mathématiquement, "ℓ" représentera les sous-niveaux "s", "p", "d" et "f" que nous identifions les configurations électroniques des éléments du tableau périodique. C'est pourquoi il peut prendre des valeurs allant de zéro jusqu'à ("n" -1) où "n" est le nombre quantique principal.

Par exemple, si n = 1, alors ℓ ne peut être que zéro, puisqu'il correspond au sous-niveau d'énergie « s ». Alors que, si n = 2, peut valoir à la fois zéro et un, puisque nous pouvons faire référence à un électron du sous-niveau "s" ou du sous-niveau "p" respectivement. On identifie ainsi: ℓ = 0 pour le sous-niveau énergétique « s », ℓ = 1 pour le sous-niveau énergétique « p », ℓ = 2 pour le sous-niveau énergétique « d » et ℓ = 3 pour le sous-niveau énergétique « f ».

Il est à noter que, selon "n", les sous-niveaux d'énergie "s", "p", "d" et "f" peuvent ajouter des orbitales et, par conséquent, contenir plus d'électrons. Par exemple, à n = 1, ℓ = 0 avec un seul sous-niveau « s » et une seule orbitale pouvant contenir deux électrons. Pour n = 2, ℓ = 0 avec un sous-niveau « s » ou ℓ = 1 avec un sous-niveau « p » pouvant contenir trois orbitales et accueillir six électrons.

Pour n = 3, ℓ = 0 avec un sous-niveau « s » ou ℓ = 1 avec un sous-niveau « p » pouvant contenir trois orbitales et accueillir six électrons ou ℓ = 2 avec le sous-niveau "d" qui peut contenir cinq orbitales et en accueillir dix électrons.

Enfin, pour n = 4, ℓ = 0 avec un sous-niveau « s » ou ℓ = 1 avec le sous-niveau « p » qui peut contenir trois orbitales et loger six électrons ou ℓ = 2 avec le sous-niveau "d" qui peut contenir cinq orbitales et abriter dix électrons ou ℓ = 3 avec sous-niveau "f" qui peut contenir sept orbitales et en abriter quatorze électrons.

Si nous voulions représenter ces orbitales dans l'espace, leur forme ressemblerait à ceci :

Img: ChimieDieu

Nombre quantique magnétique ("m")

Il est lié à l'orientation de l'orbitale dans l'espace et au nombre d'orbitales que possède chaque sous-niveau. Par conséquent, la valeur qu'il prend va de "-ℓ" à "ℓ". Par exemple, pour ℓ = 1, le sous-niveau « p » contient jusqu'à 3 orbitales, donc « m » acquiert des valeurs telles que -1, 0 ou 1. De même, pour ℓ = 2 le sous-niveau « d » contient jusqu'à 5 orbitales, donc « m » peut être: -2, -1, 0, 1 ou 2. De même, il est complété pour ℓ = 0 ou ℓ = 4.

Nombre quantique de spin ("s")

Liés aux propriétés magnétiques de l'électron et ils servent à identifier le sens de rotation du électrons qui sont situés dans la même orbitale, puisque chacun d'eux aura un signe différent. Par conséquent, "s" peut prendre la valeur +1/2 ou -1/2.

Prenons le chlore comme exemple, pour identifier les nombres quantiques dans ses électrons logés dans le dernier niveau d'énergie. Pour cela nous avons besoin de connaître sa configuration électronique, qui est: 1s² 2s² 2P⁶3s²3p⁵. Les électrons du dernier niveau sont ceux logés au niveau 3, donc: n = 3. Alors, = 0 ou ℓ = 1, pour les électrons logés dans les sous-niveaux "s" ou "p" respectivement.

Maintenant, pour = 0 (3s²), m = 0 et s vaut respectivement +1/2 et -1/2 dans chacun des électrons qui y sont logés. Pour = 1 (3p⁵), m = -1,0,1, tandis que s vaut respectivement +1/2 et -1/2 dans chacun des électrons qui y sont logés pour m = -1 et 0, tandis que le L'orbite désignée par m = 1 n'est pas complète avec deux électrons, nous devons donc choisir s = +1/2 ou -1/2, selon ce qui est choisi par convention.

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