Definicija kvantnih števil

Candela Rocío Barbisan | dec. 2021
Kemijski inženir

Kvantna števila so nabor številk, predstavljenih s črkami, ki so odvisne od položaja elektron na katerega se nanašajo, jemljejo različno vrednote v možnem območju. Zdaj gremo opisati vsakega od njih in videli bomo primere, kako se uporabljajo glede na elektron, ki ga želimo označiti.

Glavno kvantno število ("n")

Je tesno povezana z Energija ki jih ima elektron. Višja kot je "n", višja je energija, saj je to število povezano z velikostjo orbitale. Matematično nam pove obdobje, v katerem se elektron nahaja, in kot vemo iz elektronskih konfiguracij elementov Periodični sistem, fizično jih je do sedem ravni energije. Zato se lahko "n" razlikuje od enega do sedem, odvisno od razdalja na katerem se nahaja elektron atoma.

Sekundarno ali azimutalno kvantno število ("ℓ")

Ta številka omogoča identificirati energijski podravnjo, ki jo zavzema elektron, tako da, spet, višje kot je azimutalno kvantno število, večjo energijo ima elektron. Matematično bo "ℓ" predstavljalo podravni "s", "p", "d" in "f", na katerih identificiramo elektronske konfiguracije elementov periodnega sistema. Zato lahko zavzame vrednosti od nič do ("n" -1), kjer je "n" glavno kvantno število.

Na primer, če je n = 1, je lahko ℓ samo nič, saj ustreza energetski podravni "s". Če je n = 2, lahko ℓ vrednost tako nič kot ena, saj se lahko sklicujemo na elektron podnivoja "s" oziroma podnivoja "p". Na ta način identificiramo: ℓ = 0 za energijsko podravnjo “s”, ℓ = 1 za energijsko podravnjo “p”, ℓ = 2 za energijsko podravnjo “d” in ℓ = 3 za energijsko podravnjo “f”.

Treba je opozoriti, da lahko v skladu z "n" energijske podravni "s", "p", "d" in "f" dodajajo orbitale in zato vsebujejo več elektronov. Na primer, pri n = 1 je ℓ = 0 z enim samim "s" podnivojem in eno orbitalo, ki lahko vsebuje dva elektrona. Za n = 2 je ℓ = 0 s podnivo »s« ali ℓ = 1 s podravnjo »p«, ki lahko vsebuje tri orbitale in sprejme šest elektronov.

Za n = 3 je ℓ = 0 s podnivo »s« ali ℓ = 1 s podravnjo »p«, ki lahko vsebuje tri orbitale in sprejme šest elektronov ali ℓ = 2 s podnivo "d", ki lahko vsebuje pet orbital in sprejme deset elektronov.

Končno, za n = 4, ℓ = 0 s podravnjo “s” ali ℓ = 1 s podravnjo “p”, ki lahko vsebuje tri orbitale in sprejme šest elektronov ali ℓ = 2 z podnivo "d", ki lahko vsebuje pet orbital in hišo deset elektronov ali ℓ = 3 s podnivo "f", ki lahko vsebuje sedem orbital in hišo štirinajst elektronov.

Če bi želeli te orbitale predstaviti v vesolju, bi bila njihova oblika nekako naslednja:

Img: ChemistryGod

Magnetno kvantno število ("m")

Povezan je z orientacijo orbitale v prostoru in je povezan s številom orbital, ki jih ima vsaka podnivo. Zato se vrednost, ki jo sprejme, giblje od "-ℓ" do "ℓ". Na primer, za ℓ = 1 podnivo "p" vsebuje do 3 orbitale, tako da "m" pridobi vrednosti, kot so -1, 0 ali 1. Podobno za ℓ = 2 podnivo "d" vsebuje do 5 orbital, tako da je "m" lahko: -2, -1, 0, 1 ali 2. Podobno se zaključi za ℓ = 0 ali ℓ = 4.

Spin kvantno število ("s")

Povezan z magnetnimi lastnostmi elektrona in služijo za identifikacijo smeri vrtenja elektrona elektronov, ki se nahajajo znotraj iste orbitale, saj bo vsak od njih imel drugačen predznak. Zato lahko "s" prevzame vrednost +1/2 ali -1/2.

Vzemimo za primer klor, da identificiramo kvantna števila v njegovih elektronih, ki so nameščeni na zadnji energijski ravni. Za to moramo poznati njegovo elektronsko konfiguracijo, ki je: 1s² 2s² 2 str⁶3s²3p⁵. Elektroni zadnjega nivoja so tisti, ki se nahajajo na nivoju 3, torej: n = 3. Potem je ℓ = 0 ali ℓ = 1 za elektrone, ki so nameščeni v podravneh "s" oziroma "p".

Zdaj, za ℓ = 0 (3s²), m = 0 in s je vreden +1/2 oziroma -1/2 v vsakem od tam nameščenih elektronov. Za ℓ = 1 (3p⁵), m = -1,0,1, medtem ko je s vreden +1/2 oziroma -1/2 v vsakem od tam nameščenih elektronov za m = -1 in 0, medtem ko je Orbitala, označena kot m = 1, ni popolna z dvema elektronoma, zato moramo izbrati s = +1/2 ali -1/2, kar je izbrano po dogovoru.