क्वांटम संख्या की परिभाषा

कैंडेला रोशियो बारबिसन | दिसम्बर 2021
रासायनिक इंजीनियर

क्वांटम संख्याएँ संख्याओं का एक समूह है जो अक्षरों द्वारा दर्शाया जाता है, जो कि की स्थिति पर निर्भर करता है इलेक्ट्रॉन जिसके लिए उन्हें संदर्भित किया जाता है, अलग-अलग लें मूल्यों एक संभावित सीमा के भीतर। अब हम जा रहे हैं वर्णन करना उनमें से प्रत्येक और हम उदाहरण देखेंगे कि वे उस इलेक्ट्रॉन के अनुसार कैसे लागू होते हैं जिसे हम नामित करना चाहते हैं।

प्रिंसिपल क्वांटम नंबर ("एन")

यह निकट से संबंधित है ऊर्जा जो इलेक्ट्रान के पास है। उच्च "एन", उच्च ऊर्जा, क्योंकि यह संख्या कक्षीय के आकार से संबंधित है। गणितीय रूप से, यह हमें उस अवधि को बताता है जहां इलेक्ट्रॉन स्थित है, और जैसा कि हम तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास से जानते हैं आवर्त सारणी, शारीरिक रूप से सात. तक हैं स्तरों उर्जा से। इसलिए, "एन" के आधार पर एक से सात तक भिन्न हो सकता है दूरी जिस पर परमाणु का इलेक्ट्रॉन स्थित होता है।

माध्यमिक या अज़ीमुथल क्वांटम संख्या ("ℓ")

यह संख्या अनुमति देती है पहचान लो ऊर्जा उपस्तर जिस पर इलेक्ट्रॉन कब्जा कर रहा है, इसलिए, फिर से, अज़ीमुथल क्वांटम संख्या जितनी अधिक होगी, इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी। गणितीय रूप से, "ℓ" उप-स्तर "s", "p", "d" और "f" का प्रतिनिधित्व करेगा जो हम आवर्त सारणी के तत्वों के इलेक्ट्रॉन विन्यास की पहचान करते हैं। इसलिए यह से लेकर मान ले सकता है शून्य तक ("एन" -1) जहां "एन" प्रमुख क्वांटम संख्या है।

उदाहरण के लिए, यदि n = 1, तो केवल शून्य हो सकता है, क्योंकि यह ऊर्जा उप-स्तर "s" से मेल खाती है। जबकि, यदि n = 2, शून्य और एक दोनों को मान सकता है, क्योंकि हम क्रमशः सबलेवल "s" या सबलेवल "p" के एक इलेक्ट्रॉन का उल्लेख कर सकते हैं। इस तरह हम पहचानते हैं: = 0 एनर्जी सबलेवल "s" के लिए, ℓ = 1 एनर्जी सबलेवल "p" के लिए, ℓ = 2 एनर्जी सबलेवल "d" के लिए और ℓ = 3 एनर्जी सबलेवल "f" के लिए।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि, "एन" के अनुसार, ऊर्जा उप-स्तर "एस", "पी", "डी" और "एफ" ऑर्बिटल्स जोड़ सकते हैं और इसलिए, अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं। उदाहरण के लिए, n = 1, = 0 पर एक एकल "s" सबलेवल और एक एकल कक्षीय जिसमें दो इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं। एन = 2 के लिए, ℓ = 0 एक सबलेवल "एस" के साथ या ℓ = 1 एक सबलेवल "पी" के साथ जिसमें तीन ऑर्बिटल्स हो सकते हैं और छह इलेक्ट्रॉनों को समायोजित कर सकते हैं।

n = 3 के लिए, ℓ = 0 एक सबलेवल "s" के साथ या ℓ = 1 एक सबलेवल "p" के साथ जिसमें तीन ऑर्बिटल्स हो सकते हैं और छह इलेक्ट्रॉनों या ℓ = 2 को सबलेवल "डी" के साथ समायोजित करें जिसमें पांच ऑर्बिटल्स हो सकते हैं और दस. को समायोजित कर सकते हैं इलेक्ट्रॉन।

अंत में, n = 4 के लिए, = 0 एक सबलेवल "s" के साथ या ℓ = 1 सबलेवल "p" के साथ जिसमें तीन ऑर्बिटल्स हो सकते हैं और छह इलेक्ट्रॉनों को समायोजित कर सकते हैं या ℓ = 2 के साथ सबलेवल "डी" जिसमें पांच ऑर्बिटल्स और हाउस टेन इलेक्ट्रान हो सकते हैं या ℓ = 3 सबलेवल "एफ" के साथ जिसमें सात ऑर्बिटल्स और हाउस चौदह हो सकते हैं इलेक्ट्रॉन।

यदि हम अंतरिक्ष में इन कक्षकों का प्रतिनिधित्व करना चाहते हैं, तो उनका आकार कुछ इस प्रकार होगा:

आईएमजी: रसायन विज्ञानभगवान

चुंबकीय क्वांटम संख्या ("एम")

यह अंतरिक्ष में कक्षीय के उन्मुखीकरण से संबंधित है और प्रत्येक उप-स्तर के कक्षकों की संख्या से संबंधित है। इसलिए, यह मान "-ℓ" से लेकर "ℓ" तक होता है। उदाहरण के लिए, = 1 के लिए, सबलेवल "पी" में 3 ऑर्बिटल्स होते हैं, इसलिए "एम" -1, 0 या 1 जैसे मान प्राप्त करता है। इसी तरह, ℓ = 2 सबलेवल "डी" में 5 ऑर्बिटल्स तक होते हैं, इसलिए "एम" हो सकता है: -2, -1, 0, 1 या 2। इसी प्रकार, यह = 0 या = 4 के लिए पूर्ण होता है।

स्पिन क्वांटम संख्या ("एस")

इलेक्ट्रॉन के चुंबकीय गुणों से संबंधित और वे के घूर्णन की दिशा की पहचान करने के लिए कार्य करते हैं इलेक्ट्रॉन जो एक ही कक्षक के भीतर स्थित होते हैं, क्योंकि उनमें से प्रत्येक का एक अलग चिन्ह होगा। इसलिए, "s" +1/2 या -1/2 का मान ले सकता है।

आइए क्लोरीन को एक उदाहरण के रूप में लें, अंतिम ऊर्जा स्तर में रखे गए इलेक्ट्रॉनों में क्वांटम संख्याओं की पहचान करने के लिए। इसके लिए हमें इसके इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को जानना होगा, जो है: 1s² 2एस² 2 पी⁶3एस²3पी⁵. अंतिम स्तर के इलेक्ट्रॉन स्तर 3 में रखे गए हैं, इसलिए: n = 3। फिर, = 0 या ℓ = 1, क्रमशः उपस्तर "s" या "p" में रखे गए इलेक्ट्रॉनों के लिए।

अब, = 0 के लिए (3एस²), m = 0 और s का मान क्रमशः +1/2 और -1/2 है। = 1 के लिए (3पी⁵), m = -1,0,1, जबकि s, m = -1 और 0 के लिए रखे गए प्रत्येक इलेक्ट्रॉन में क्रमशः +1/2 और -1/2 के बराबर है, जबकि एम = 1 के रूप में नामित कक्षीय दो इलेक्ट्रॉनों के साथ पूर्ण नहीं है, इसलिए हमें s = +1/2 या -1/2 चुनना होगा, जो भी परंपरा द्वारा चुना गया हो।