הגדרה של מספרים קוונטיים

מספרים קוונטיים הם קבוצה של מספרים המיוצגים על ידי אותיות אשר, בהתאם למיקום של אֶלֶקטרוֹן שאליו הם מופנים, קחו אחרת ערכים בטווח אפשרי. עכשיו אנחנו הולכים לְתַאֵר כל אחד מהם ונראה דוגמאות כיצד הם מיושמים לפי האלקטרון שאנו רוצים לייעד.

מספר קוונטי ראשי ("n")

זה קשור קשר הדוק ל אֵנֶרְגִיָה שהאלקטרון מחזיק. ככל ש-"n גבוה יותר, כך האנרגיה גבוהה יותר, מכיוון שמספר זה קשור לגודל המסלול. מבחינה מתמטית, הוא מספר לנו את התקופה שבה נמצא האלקטרון, וכפי שאנו יודעים מהתצורות האלקטרוניות של היסודות של טבלה מחזורית, יש פיזית עד שבעה רמות של אנרגיה. לכן, "n" יכול להשתנות מאחד עד שבע בהתאם ל מֶרְחָק שאליו נמצא האלקטרון של האטום.

מספר קוונטי משני או אזימוטלי ("ℓ")

מספר זה מאפשר לזהות תת-רמת האנרגיה שהאלקטרון תופס, לכן, שוב, ככל שהמספר הקוונטי האזימוטלי גבוה יותר, כך האנרגיה בעלת האלקטרון גבוהה יותר. מבחינה מתמטית, "ℓ" ייצג את רמות המשנה "s", "p", "d" ו- "f" שאנו מזהים תצורות אלקטרונים של מרכיבי הטבלה המחזורית. לכן זה יכול לקחת ערכים החל מ

אֶפֶס עד ("n" -1) כאשר "n" הוא המספר הקוונטי העיקרי.

לדוגמה, אם n = 1, אז ℓ יכול להיות רק אפס, מכיוון שהוא מתאים לתת-רמת האנרגיה "s". בעוד שאם n = 2, ℓ יכול להעריך גם אפס וגם אחד, מכיוון שאנו יכולים להתייחס לאלקטרון של תת-הרמה "s" או תת-הרמה "p" בהתאמה. בדרך זו אנו מזהים: ℓ = 0 עבור תת-רמת האנרגיה "s", ℓ = 1 עבור תת-רמת האנרגיה "p", ℓ = 2 עבור תת-רמת האנרגיה "d" ו-ℓ = 3 עבור תת-רמת האנרגיה "f".

יש לציין שלפי "n", תת-רמות האנרגיה "s", "p", "d" ו- "f" יכולות להוסיף אורביטלים, ולכן, להכיל יותר אלקטרונים. לדוגמה, ב-n = 1, ℓ = 0 עם תת-רמת "s" בודדת ואורביטל בודד שיכול להכיל שני אלקטרונים. עבור n = 2, ℓ = 0 עם תת-רמה "s" או ℓ = 1 עם תת-רמה "p" שיכולה להכיל שלושה אורביטלים ולהכיל שישה אלקטרונים.

עבור n = 3, ℓ = 0 עם תת-רמת "s" או ℓ = 1 עם תת-רמה "p" שיכולה להכיל שלושה אורביטלים ו להכיל שישה אלקטרונים או ℓ = 2 עם תת-הרמה "d" שיכולה להכיל חמישה אורביטלים ולהכיל עשרה אלקטרונים.

לבסוף, עבור n = 4, ℓ = 0 עם תת-רמת "s" או ℓ = 1 עם תת-הרמה "p" שיכולה להכיל שלושה אורביטלים ולהכיל שישה אלקטרונים או ℓ = 2 עם תת-רמת "d" שיכולה להכיל חמישה אורביטלים ולהכיל עשרה אלקטרונים או ℓ = 3 עם תת-רמה "f" שיכולה להכיל שבעה אורביטלים ולבית ארבעה עשר אלקטרונים.

אם היינו רוצים לייצג את האורביטלים הללו בחלל, צורתם תהיה משהו כמו הבא:

תמונה: ChemistryGod

מספר קוונטי מגנטי ("m")

זה קשור לכיוון האורביטל במרחב וקשור למספר האורביטלים שיש לכל תת-רמה. לכן, הערך שהוא לוקח נע בין "-ℓ" ל-"ℓ". לדוגמה, עבור ℓ = 1, תת-רמת "p" מכילה עד 3 אורביטלים, כך ש-"m" מקבל ערכים כמו -1, 0 או 1. באופן דומה, עבור ℓ = 2 תת-רמת "d" מכילה עד 5 אורביטלים, כך ש-"m" יכול להיות: -2, -1, 0, 1 או 2. באופן דומה, הוא הושלם עבור ℓ = 0 או ℓ = 4.

מספר קוונטי ("ס")

קשורים לתכונות המגנטיות של האלקטרון והם משמשים לזהות את כיוון הסיבוב של ה אלקטרונים הממוקמים בתוך אותו מסלול, שכן לכל אחד מהם יהיה סימן שונה. לכן, "s" יכול לקחת את הערך של +1/2 או -1/2.

ניקח את הכלור כדוגמה, כדי לזהות מספרים קוונטיים באלקטרונים שלו השוכנים ברמת האנרגיה האחרונה. בשביל זה אנחנו צריכים לדעת את התצורה האלקטרונית שלו, שהיא: 1s² 2 שניות² 2 P⁶3 שניות²3 עמ'⁵. האלקטרונים של הרמה האחרונה הם אלה שנמצאים ברמה 3, כך: n = 3. לאחר מכן, ℓ = 0 או ℓ = 1, עבור אלקטרונים הנמצאים בתת-רמות "s" או "p" בהתאמה.

כעת, עבור ℓ = 0 (3 שניות²), m = 0 ו- s שווה +1/2 ו -1/2 בהתאמה בכל אחד מהאלקטרונים השוכנים שם. עבור ℓ = 1 (3 עמ'⁵), m = -1,0,1, בעוד s שווה +1/2 ו -1/2 בהתאמה בכל אחד מהאלקטרונים השוכנים שם עבור m = -1 ו-0, בעוד שה מסלול המסומן כ-m = 1 אינו שלם עם שני אלקטרונים, ולכן עלינו לבחור s = +1/2 או -1/2, לפי המוסכמה.

נושאים במספרים קוונטיים