Definizione di numeri quantici

I numeri quantici sono un insieme di numeri rappresentati da lettere che, a seconda della posizione del elettrone a cui si riferiscono, prendono diversi i valori entro un intervallo possibile. Ora stiamo per descrivere ciascuno di essi e vedremo esempi di come vengono applicati in base all'elettrone che vogliamo designare.

Numero quantico principale ("n")

È strettamente correlato a Energia che l'elettrone possiede. Maggiore è "n", maggiore è l'energia, poiché questo numero è correlato alla dimensione dell'orbitale. Matematicamente ci dice il periodo in cui si trova l'elettrone, e come sappiamo dalle configurazioni elettroniche degli elementi del Tavola periodica, ci sono fisicamente fino a sette livelli di energia. Pertanto, "n" può variare da uno a sette a seconda del

distanza in cui si trova l'elettrone dell'atomo.

Numero quantico secondario o azimutale ("ℓ")

Questo numero consente identificare il sottolivello di energia occupato dall'elettrone, quindi, di nuovo, maggiore è il numero quantico azimutale, maggiore è l'energia che l'elettrone ha. Matematicamente, "ℓ" rappresenterà i sottolivelli "s", "p", "d" e "f" che identifichiamo le configurazioni elettroniche degli elementi della Tavola Periodica. Ecco perché può assumere valori che vanno da zero fino a ("n" -1) dove "n" è il numero quantico principale.

Ad esempio, se n = 1, allora può essere solo zero, poiché corrisponde al sottolivello energetico "s". Se invece n = 2, può valere sia zero che uno, poiché possiamo riferirci rispettivamente ad un elettrone del sottolivello "s" o del sottolivello "p". In questo modo identifichiamo: ℓ = 0 per il sottolivello energetico “s”, ℓ = 1 per il sottolivello energetico “p”, ℓ = 2 per il sottolivello energetico “d” e ℓ = 3 per il sottolivello energetico “f”.

Va notato che, secondo "n", i sottolivelli energetici "s", "p", "d" e "f" possono aggiungere orbitali e, quindi, contenere più elettroni. Ad esempio, a n = 1, ℓ = 0 con un singolo sottolivello "s" e un singolo orbitale che può contenere due elettroni. Per n = 2, ℓ = 0 con un sottolivello "s" o ℓ = 1 con un sottolivello "p" che può contenere tre orbitali e ospitare sei elettroni.

Per n = 3, ℓ = 0 con un sottolivello “s” o ℓ = 1 con un sottolivello “p” che può contenere tre orbitali e ospitare sei elettroni o ℓ = 2 con il sottolivello "d" che può contenere cinque orbitali e ospitare dieci elettroni.

Infine, per n = 4, ℓ = 0 con un sottolivello “s” o ℓ = 1 con il sottolivello “p” che può contenere tre orbitali e ospitare sei elettroni o = 2 con il sottolivello “d” che può contenere cinque orbitali e ospitare dieci elettroni oppure ℓ = 3 con sottolivello “f” che può contenere sette orbitali e ospitare quattordici elettroni.

Se volessimo rappresentare questi orbitali nello spazio, la loro forma sarebbe simile alla seguente:

Img: ChemistryGod

Numero quantico magnetico ("m")

È correlato all'orientamento dell'orbitale nello spazio ed è correlato al numero di orbitali che ogni sottolivello ha. Pertanto, il valore che assume varia da "-ℓ" a "ℓ". Ad esempio, per ℓ = 1, il sottolivello "p" contiene fino a 3 orbitali, quindi "m" acquisisce valori come -1, 0 o 1. Allo stesso modo, per ℓ = 2 il sottolivello "d" contiene fino a 5 orbitali, quindi "m" può essere: -2, -1, 0, 1 o 2. Allo stesso modo, è completato per ℓ = 0 o ℓ = 4.

Numero quantico di spin ("s")

Relativi alle proprietà magnetiche dell'elettrone e servono ad identificare il senso di rotazione del elettroni che si trovano all'interno dello stesso orbitale, poiché ognuno di essi avrà un segno diverso. Pertanto, "s" può assumere il valore di +1/2 o -1/2.

Prendiamo come esempio il Cloro, per identificare i numeri quantici nei suoi elettroni alloggiati nell'ultimo livello energetico. Per questo abbiamo bisogno di conoscere la sua configurazione elettronica, che è: 1s² 2s² 2 P⁶3s²3p⁵. Gli elettroni dell'ultimo livello sono quelli alloggiati nel livello 3, quindi: n = 3. Quindi, ℓ = 0 o ℓ = 1, per gli elettroni alloggiati rispettivamente nei sottolivelli "s" o "p".

Ora, per = 0 (3s²), m = 0 ed s vale rispettivamente +1/2 e -1/2 in ciascuno degli elettroni ivi alloggiati. Per = 1 (3p⁵), m = -1,0,1, mentre s vale rispettivamente +1/2 e -1/2 in ciascuno degli elettroni ivi alloggiati per m = -1 e 0, mentre il L'orbitale designato come m = 1 non è completo di due elettroni, quindi dobbiamo scegliere s = +1/2 o -1/2, a seconda di quale viene scelto per convenzione.

Argomenti in Numeri Quantici