Definícia kvantových čísel

Kvantové čísla sú množinou čísel reprezentovaných písmenami, ktoré v závislosti od polohy elektrón na ktoré sa odvolávajú, berú rôzne hodnoty v možnom rozsahu. Teraz ideme na popísať každý z nich a uvidíme príklady ich aplikácie podľa elektrónu, ktorý chceme označiť.

Hlavné kvantové číslo ("n")

Úzko súvisí s energie ktoré elektrón vlastní. Čím vyššie „n“, tým vyššia energia, pretože toto číslo súvisí s veľkosťou orbitálu. Matematicky nám hovorí o období, v ktorom sa elektrón nachádza, a ako vieme z elektronických konfigurácií prvkov Periodická tabuľka, je ich fyzicky až sedem úrovne energie. Preto sa "n" môže meniť od jednej do siedmich v závislosti od vzdialenosť ku ktorému sa nachádza elektrón atómu.

Sekundárne alebo azimutálne kvantové číslo ("ℓ")

Toto číslo umožňuje

identifikovať energetická podúroveň, ktorú elektrón zaberá, takže opäť, čím vyššie je azimutálne kvantové číslo, tým vyššiu energiu má elektrón. Matematicky bude "ℓ" predstavovať podúrovne "s", "p", "d" a "f", ktoré identifikujeme elektrónové konfigurácie prvkov periodickej tabuľky. Preto môže nadobúdať hodnoty od nula až po ("n" -1), kde "n" je hlavné kvantové číslo.

Napríklad, ak n = 1, potom ℓ môže byť iba nula, pretože zodpovedá podúrovni energie „s“. Zatiaľ čo, ak n = 2, ℓ môže mať hodnotu nula aj jedna, pretože môžeme hovoriť o elektróne podúrovne "s" alebo podúrovni "p". Týmto spôsobom identifikujeme: ℓ = 0 pre energetickú podúroveň „s“, ℓ = 1 pre energetickú podúroveň „p“, ℓ = 2 pre energetickú podúroveň „d“ a ℓ = 3 pre energetickú podúroveň „f“.

Treba poznamenať, že podľa „n“ môžu energetické podúrovne „s“, „p“, „d“ a „f“ pridať orbitály, a preto môžu obsahovať viac elektrónov. Napríklad pri n = 1, ℓ = 0 s jednou podúrovňou „s“ a jedným orbitálom, ktorý môže obsahovať dva elektróny. Pre n = 2, ℓ = 0 s podúrovňou „s“ alebo ℓ = 1 s podúrovňou „p“, ktorá môže obsahovať tri orbitály a umiestniť šesť elektrónov.

Pre n = 3, ℓ = 0 s podúrovňou „s“ alebo ℓ = 1 s podúrovňou „p“, ktorá môže obsahovať tri orbitály a pojme šesť elektrónov alebo ℓ = 2 s podúrovňou „d“, ktorá môže obsahovať päť orbitálov a umiestniť desať elektróny.

Nakoniec, pre n = 4, ℓ = 0 s podúrovňou „s“ alebo ℓ = 1 s podúrovňou „p“, ktorá môže obsahovať tri orbitály a umiestniť šesť elektrónov alebo ℓ = 2 s podúroveň „d“, ktorá môže obsahovať päť orbitálov a umiestniť desať elektrónov alebo ℓ = 3 s podúrovňou „f“, ktorá môže obsahovať sedem orbitálov a umiestniť štrnásť elektróny.

Ak by sme chceli tieto orbitály znázorniť vo vesmíre, ich tvar by bol asi takýto:

Img: ChemistryGod

Magnetické kvantové číslo ("m")

Súvisí s orientáciou orbitálu v priestore a súvisí s počtom orbitálov, ktoré má každá podúroveň. Preto sa hodnota, ktorú má, pohybuje od „-ℓ“ do „ℓ“. Napríklad pre ℓ = 1 obsahuje podúroveň „p“ až 3 orbitály, takže „m“ nadobúda hodnoty ako -1, 0 alebo 1. Podobne pre ℓ = 2 podúroveň "d" obsahuje až 5 orbitálov, takže "m" môže byť: -2, -1, 0, 1 alebo 2. Podobne je to dokončené pre ℓ = 0 alebo ℓ = 4.

Spin kvantové číslo ("s")

Súvisia s magnetickými vlastnosťami elektrónu a slúžia na identifikáciu smeru rotácie elektrónu elektróny, ktoré sa nachádzajú v rámci toho istého orbitálu, pretože každý z nich bude mať iné znamienko. Preto "s" môže mať hodnotu +1/2 alebo -1/2.

Zoberme si chlór ako príklad, aby sme identifikovali kvantové čísla v jeho elektrónoch uložených v poslednej energetickej úrovni. Na to potrebujeme poznať jeho elektronickú konfiguráciu, ktorá je: 1s² 2s² 2 P⁶3 s²3p⁵. Elektróny poslednej úrovne sú tie, ktoré sú umiestnené v úrovni 3, takže: n = 3. Potom ℓ = 0 alebo ℓ = 1 pre elektróny umiestnené v podúrovniach "s" alebo "p".

Teraz pre ℓ = 0 (3 s²), m = 0 a s má hodnotu +1/2 a -1/2 v každom z elektrónov, ktoré sa tam nachádzajú. Pre ℓ = 1 (3p⁵), m = -1,0,1, zatiaľ čo s má hodnotu +1/2 a -1/2 v každom z elektrónov v nich uložených pre m = -1 a 0, zatiaľ čo Orbitál označený ako m = 1 nie je úplný s dvoma elektrónmi, takže musíme zvoliť s = +1/2 alebo -1/2, podľa toho, čo zvolíme podľa konvencie.

Témy v kvantových číslach