A kvantumszámok meghatározása

Candela Rocío Barbisan | december 2021
Vegyészmérnök

A kvantumszámok olyan betűkkel ábrázolt számok halmaza, amelyek a pozíciójától függően elektron amelyre hivatkoznak, vegyen mást értékeket egy lehetséges tartományon belül. Most megyünk leírni mindegyiket, és példákat fogunk látni arra, hogyan alkalmazzák őket a megjelölni kívánt elektron szerint.

Főkvantumszám ("n")

Ez szorosan összefügg Energia hogy az elektron rendelkezik. Minél nagyobb „n”, annál nagyobb az energia, mivel ez a szám a pálya méretéhez kapcsolódik. Matematikailag megmondja azt az időszakot, ahol az elektron elhelyezkedik, és amint azt az elemeinek elektronikus konfigurációiból tudjuk. Periódusos táblázat, fizikailag legfeljebb hét szinteket energia. Ezért az "n" egytől hétig változhat a távolság amelyhez az atom elektronja helyezkedik el.

Másodlagos vagy azimutális kvantumszám ("ℓ")

Ez a szám lehetővé teszi azonosítani az az energia-alszint, amelyet az elektron elfoglal, tehát ismét, minél nagyobb az azimutális kvantumszám, annál nagyobb az elektron energiája. Matematikailag a "ℓ" az "s", "p", "d" és "f" alszinteket jelenti, amelyekkel azonosítjuk a periódusos rendszer elemeinek elektronkonfigurációit. Ez az oka annak, hogy az értékektől kezdve nulla legfeljebb ("n" -1), ahol "n" a főkvantumszám.

Például, ha n = 1, akkor ℓ csak nulla lehet, mivel az "s" energia alszintnek felel meg. Míg ha n = 2, akkor ℓ értéke nulla és egy is lehet, mivel az "s" vagy a "p" alszintű elektronra utalhatunk. Ily módon azonosítjuk: ℓ = 0 az „s” energia-alszinthez, ℓ = 1 a „p” energia-alszinthez, ℓ = 2 a „d” energia-alszinthez és ℓ = 3 az „f” energia-alszinthez.

Meg kell jegyezni, hogy az "n" szerint az "s", "p", "d" és "f" energia-alszintek pályákat adhatnak hozzá, és ezért több elektront tartalmazhatnak. Például n = 1 esetén ℓ = 0 egyetlen „s” alszinttel és egyetlen pályával, amely két elektront tartalmazhat. n = 2 esetén ℓ = 0 „s” alszinttel vagy ℓ = 1 „p” alszinttel, amely három pályát tartalmazhat és hat elektront fogadhat el.

n = 3 esetén ℓ = 0 „s” alszinttel vagy ℓ = 1 „p” alszinttel, amely három pályát és hat elektron befogadására vagy ℓ = 2 "d" alszinttel, amely öt pályát tartalmazhat, és tíz elektronok.

Végül n = 4 esetén ℓ = 0 „s” alszinttel vagy ℓ = 1 a „p” alszinttel, amely három pályát tartalmazhat és hat elektron befogadására alkalmas, vagy ℓ = 2 a „d” alszint, amely öt pályát tartalmazhat, és tíz elektront tartalmazhat, vagy ℓ = 3 „f” alszinttel, amely hét pályát tartalmazhat és tizennégy házat elektronok.

Ha ezeket a pályákat a térben szeretnénk ábrázolni, alakjuk a következő lenne:

Img: ChemistryGod

Mágneses kvantumszám ("m")

Összefügg a pálya tájolásával a térben, és összefügg az egyes alszintek pályáinak számával. Ezért az általa vett érték „-ℓ” és „ℓ” között mozog. Például ℓ = 1 esetén a „p” alszint legfeljebb 3 pályát tartalmaz, így az „m” olyan értékeket kap, mint a -1, 0 vagy 1. Hasonlóképpen, ℓ = 2 esetén a "d" legfeljebb 5 pályát tartalmaz, tehát "m" lehet: -2, -1, 0, 1 vagy 2. Hasonlóképpen ℓ = 0 vagy ℓ = 4 esetén fejeződik be.

Spin kvantumszám ("s")

Az elektron mágneses tulajdonságaihoz kapcsolódnak, és az elektron forgásirányának azonosítására szolgálnak elektronok, amelyek ugyanazon a pályán belül helyezkednek el, mivel mindegyiknek más előjele lesz. Ezért az "s" +1/2 vagy -1/2 értéket vehet fel.

Vegyük például a klórt, hogy azonosítsuk a kvantumszámokat az utolsó energiaszinten elhelyezett elektronjaiban. Ehhez ismernünk kell az elektronikus konfigurációját, ami: 1s² 2s² 2 P⁶3s²3p⁵. Az utolsó szint elektronjai a 3. szinten elhelyezkedő elektronok, tehát: n = 3. Ekkor ℓ = 0 vagy ℓ = 1 az "s" vagy "p" alszinteken elhelyezett elektronok esetében.

Most, ha ℓ = 0 (3s²), m = 0 és s értéke +1/2, illetve -1/2 az ott elhelyezett elektronok mindegyikében. Ha ℓ = 1 (3p⁵), m = -1,0,1, míg s értéke +1/2 és -1/2 az ott elhelyezett elektronok mindegyikében m = -1 és 0 esetén, míg a Az m = 1-nek nevezett pálya nem teljes két elektronnal, ezért az s = +1/2 vagy -1/2 értéket kell választanunk, a megegyezés szerint melyiket választjuk.