Definisjon av kvantetall

Candela Rocío Barbisan | des. 2021
Kjemisk ingeniør

Kvantetall er et sett med tall representert med bokstaver som, avhengig av plasseringen til elektron som de henvises til, ta forskjellig verdier innenfor et mulig område. Nå skal vi beskrive hver av dem, og vi vil se eksempler på hvordan de brukes i henhold til elektronet vi ønsker å angi.

Hovedkvantenummer ("n")

Det er nært knyttet til Energi som elektronet besitter. Jo høyere "n", jo høyere energi, siden dette tallet er relatert til størrelsen på orbitalen. Matematisk forteller den oss perioden hvor elektronet befinner seg, og som vi vet fra de elektroniske konfigurasjonene til elementene i Periodiske tabell, det er fysisk opp til syv nivåer av energi. Derfor kan "n" variere fra én til syv avhengig av avstand som atomets elektron befinner seg til.

Sekundært eller asimutalt kvantenummer ("ℓ")

Dette nummeret tillater identifisere energiundernivået som elektronet opptar, så igjen, jo høyere asimut-kvantenummer, jo høyere energi har elektronet. Matematisk vil "ℓ" representere undernivåene "s", "p", "d" og "f" som vi identifiserer elektronkonfigurasjoner av elementene i det periodiske systemet. Det er derfor det kan ta verdier som spenner fra null opp til ("n" -1) hvor "n" er hovedkvantetallet.

For eksempel, hvis n = 1, kan ℓ bare være null, siden det tilsvarer energiundernivået "s". Mens, hvis n = 2, kan ℓ verdsette både null og én, siden vi kan referere til et elektron på undernivået "s" eller undernivået "p". På denne måten identifiserer vi: ℓ = 0 for energiundernivå "s", ℓ = 1 for energiundernivå "p", ℓ = 2 for energiundernivå "d" og ℓ = 3 for energiundernivå "f".

Det skal bemerkes at i henhold til "n" kan energiundernivåene "s", "p", "d" og "f" legge til orbitaler og derfor inneholde flere elektroner. For eksempel, ved n = 1, ℓ = 0 med et enkelt "s" undernivå og en enkelt orbital som kan inneholde to elektroner. For n = 2, ℓ = 0 med et undernivå "s" eller ℓ = 1 med et undernivå "p" som kan inneholde tre orbitaler og romme seks elektroner.

For n = 3, ℓ = 0 med et undernivå "s" eller ℓ = 1 med et undernivå "p" som kan inneholde tre orbitaler og romme seks elektroner eller ℓ = 2 med undernivået "d" som kan inneholde fem orbitaler og romme ti elektroner.

Til slutt, for n = 4, ℓ = 0 med et undernivå "s" eller ℓ = 1 med undernivået "p" som kan inneholde tre orbitaler og romme seks elektroner eller ℓ = 2 med undernivå "d" som kan inneholde fem orbitaler og huse ti elektroner eller ℓ = 3 med undernivå "f" som kan inneholde syv orbitaler og huse fjorten elektroner.

Hvis vi ønsket å representere disse orbitalene i rommet, ville formen deres vært noe sånt som følgende:

Img: ChemistryGod

Magnetisk kvantenummer ("m")

Det er relatert til orbitalens orientering i rommet og er relatert til antall orbitaler som hvert undernivå har. Derfor varierer verdien den tar fra "-ℓ" til "ℓ". For eksempel, for ℓ = 1, inneholder undernivå "p" opptil 3 orbitaler, så "m" får verdier som -1, 0 eller 1. Tilsvarende, for ℓ = 2 inneholder undernivå "d" opptil 5 orbitaler, så "m" kan være: -2, -1, 0, 1 eller 2. På samme måte fullføres den for ℓ = 0 eller ℓ = 4.

Spinn kvantenummer ("s")

Relatert til de magnetiske egenskapene til elektronet og de tjener til å identifisere rotasjonsretningen til elektroner som befinner seg innenfor samme orbital, siden hver av dem vil ha forskjellige tegn. Derfor kan "s" ta verdien av +1/2 eller -1/2.

La oss ta klor som et eksempel, for å identifisere kvantetall i elektronene som ligger i det siste energinivået. For dette må vi kjenne den elektroniske konfigurasjonen, som er: 1s² 2s² 2 P⁶3s²3 s⁵. Elektronene på det siste nivået er de som ligger på nivå 3, så: n = 3. Deretter, ℓ = 0 eller ℓ = 1, for elektroner plassert i henholdsvis undernivåer "s" eller "p".

Nå, for ℓ = 0 (3s²), m = 0 og s er verdt henholdsvis +1/2 og -1/2 i hvert av elektronene som er plassert der. For ℓ = 1 (3 s⁵), m = -1,0,1, mens s er verdt henholdsvis +1/2 og -1/2 i hvert av elektronene som er plassert der for m = -1 og 0, mens Orbital betegnet som m = 1 er ikke komplett med to elektroner, så vi må velge s = +1/2 eller -1/2, avhengig av hva som er valgt av konvensjon.