Kvantinių skaičių apibrėžimas

Candela Rocío Barbisan | gruod. 2021
Chemijos inzinierius

Kvantiniai skaičiai yra skaičių rinkinys, žymimas raidėmis, kurios, priklausomai nuo padėties elektronas į kuriuos jie yra nukreipti, paimkite skirtingus vertybes galimame diapazone. Dabar mes ketiname apibūdinti kiekvienas iš jų ir pamatysime pavyzdžius, kaip jie taikomi pagal elektroną, kurį norime priskirti.

Pagrindinis kvantinis skaičius („n“)

Tai glaudžiai susijusi su Energija kurį elektronas turi. Kuo didesnis „n“, tuo didesnė energija, nes šis skaičius yra susijęs su orbitos dydžiu. Matematiškai jis nurodo laikotarpį, kuriame yra elektronas, ir, kaip žinome iš elektroninių elementų konfigūracijų. Periodinė elementų lentelė, fiziškai yra iki septynių lygius energijos. Todėl „n“ gali skirtis nuo vieno iki septynių, priklausomai nuo atstumas prie kurio yra atomo elektronas.

Antrinis arba azimutinis kvantinis skaičius („ℓ“)

Šis skaičius leidžia nustatyti energijos polygis, kurį užima elektronas, taigi, kuo didesnis azimutinis kvantinis skaičius, tuo didesnę energiją turi elektronas. Matematiškai „ℓ“ žymės polygius „s“, „p“, „d“ ir „f“, kuriais nustatome periodinės lentelės elementų elektronų konfigūracijas. Štai kodėl jis gali turėti vertes nuo nulis iki ("n" -1), kur "n" yra pagrindinis kvantinis skaičius.

Pavyzdžiui, jei n = 1, tada ℓ gali būti tik nulis, nes jis atitinka energijos polygį "s". Tuo tarpu, jei n = 2, ℓ gali būti ir nulis, ir vienas, nes galime turėti omenyje atitinkamai „s“ arba „p“ polygio elektroną. Tokiu būdu nustatome: ℓ = 0 energijos polygiui „s“, ℓ = 1 energijos polygiui „p“, ℓ = 2 energijos polygiui „d“ ir ℓ = 3 energijos polygiui „f“.

Reikėtų pažymėti, kad pagal „n“ energijos polygiai „s“, „p“, „d“ ir „f“ gali pridėti orbitales ir todėl juose yra daugiau elektronų. Pavyzdžiui, kai n = 1, ℓ = 0 su vienu „s“ polygiu ir viena orbitale, kurioje gali būti du elektronai. Jei n = 2, ℓ = 0, kai polygis "s" arba ℓ = 1, kai polygis "p", kuriame gali būti trys orbitalės ir telpa šeši elektronai.

Jei n = 3, ℓ = 0, kai polygis "s" arba ℓ = 1, kai polygis "p", kuriame gali būti trys orbitos ir talpinti šešis elektronus arba ℓ = 2 su polygiu "d", kuriame gali būti penkios orbitalės ir dešimt elektronų.

Galiausiai, jei n = 4, ℓ = 0, kai polygis "s" arba ℓ = 1 su polygiu "p", kuriame gali būti trys orbitalės ir telpa šeši elektronai, arba ℓ = 2 su „d“ polygis, kuriame gali būti penkios orbitalės ir kuriame yra dešimt elektronų, arba ℓ = 3, o polygis „f“, kuriame gali būti septynios orbitos, ir keturiolika elektronų.

Jei norėtume pavaizduoti šias orbitales erdvėje, jų forma būtų maždaug tokia:

Vaizdas: Chemija Dievas

Magnetinis kvantinis skaičius ("m")

Jis yra susijęs su orbitos orientacija erdvėje ir yra susijęs su kiekvieno polygio orbitų skaičiumi. Todėl jo naudojama reikšmė svyruoja nuo „-ℓ“ iki „ℓ“. Pavyzdžiui, jei ℓ = 1, polygis "p" turi iki 3 orbitų, todėl "m" įgyja tokias reikšmes kaip -1, 0 arba 1. Panašiai, kai ℓ = 2 polygis "d" turi iki 5 orbitalių, taigi "m" gali būti: -2, -1, 0, 1 arba 2. Panašiai jis užbaigiamas, kai ℓ = 0 arba ℓ = 4.

Sukimosi kvantinis skaičius („s“)

Susiję su elektronų magnetinėmis savybėmis ir padeda nustatyti sukimosi kryptį elektronai, esantys toje pačioje orbitoje, nes kiekvienas iš jų turės skirtingą ženklą. Todėl "s" gali turėti +1/2 arba -1/2 reikšmę.

Paimkime chlorą kaip pavyzdį, norėdami nustatyti kvantinius skaičius jo elektronuose, esančiuose paskutiniame energijos lygyje. Tam turime žinoti jo elektroninę konfigūraciją, kuri yra: 1s² 2s² 2 p⁶3s²3p⁵. Paskutinio lygio elektronai yra tie, kurie yra 3 lygyje, taigi: n = 3. Tada ℓ = 0 arba ℓ = 1 elektronams, esantiems atitinkamai „s“ arba „p“ polygiuose.

Dabar, kai ℓ = 0 (3s²), m = 0 ir s yra atitinkamai +1/2 ir -1/2 kiekviename iš ten patalpintų elektronų. Jei ℓ = 1 (3p⁵), m = -1,0,1, o s yra atitinkamai +1/2 ir -1/2 kiekviename ten patalpintame elektrone, kai m = -1 ir 0, o Orbita, pažymėta kaip m = 1, nėra baigta su dviem elektronais, todėl turime pasirinkti s = +1/2 arba -1/2, atsižvelgiant į tai, kas pasirinkta pagal susitarimą.